潛江市春玉米不同氮肥施用量效應(yīng)試驗結(jié)果分析

吳家瓊 劉克芝 董華兵 付 勇

（1.潛江市土壤肥料工作站 湖北潛江 433199； 2.潛江市竹根灘鎮(zhèn)農(nóng)技服務(wù)中心 湖北潛江 433199）

潛江市地處江漢平原腹地，是湖北省主要的魚米之鄉(xiāng)，是全國稻蝦種養(yǎng)發(fā)起基地，譽為中國蝦都，名揚海內(nèi)外。為合理調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，配合稻蝦種養(yǎng)，合理節(jié)約農(nóng)業(yè)用水，在調(diào)減棉花種植面積的情況下，近些年大力發(fā)展了糧飼兼用的旱作物玉米的種植，近年種植面積近2 700hm2。為摸清我市玉米作物三要素（氮、磷、鉀）肥料養(yǎng)分與作物產(chǎn)量效應(yīng)關(guān)系，在國家耕地質(zhì)量保護(hù)與化肥減量增效補貼項目支持下，我站在有代表性的玉米種植區(qū)進(jìn)行了春玉米不同氮肥施用量效應(yīng)試驗[1-4]。初步弄清了我市春玉米作物產(chǎn)量與氮要素肥料養(yǎng)分的效應(yīng)關(guān)系，得出了所試區(qū)域春玉米作物的氮肥推薦施用量，為促進(jìn)肥料養(yǎng)分的合理平衡施用和減肥增效提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗田塊基本情況

試驗地點選定在潛江市竹根灘鎮(zhèn)朱湖村方云種養(yǎng)殖專業(yè)合作社大白菜-玉米種植田塊進(jìn)行。田塊總面積13 334m2，代表區(qū)域面積30hm2。區(qū)域常年降雨量1 510mm，無霜期252d，全年平均氣溫18.2℃。供試田塊土壤為砂土型灰潮土，土壤質(zhì)地為沙壤，地勢平坦、土壤肥力均勻。試驗前采集耕層土樣并按常規(guī)法測試，土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為20.45g·kg-1、68mg·kg-1、21.2mg·kg-1、58mg·kg-1，pH 值為 7.7，肥力中等偏低。前作為大白菜，常年每hm2施用51%復(fù)合肥1 125kg，產(chǎn)量90t左右。供試作物為玉米，品種為蠡玉16，常年每hm2施用45%復(fù)合肥750kg，產(chǎn)量9t左右。供試肥料采用普鈣、尿素和氯化鉀等普通肥料。

1.2 試驗處理設(shè)計

參考“3414”肥效試驗設(shè)計[5-6]，試驗設(shè)6個處理。各處理分別為：①N0P0K0、②N6P0K0、③N12P0K0、④N18P0K0、⑤N24P0K0和⑥N12P5.4K4.8（下標(biāo)“0”表示不施該養(yǎng)分肥料，數(shù)字為該養(yǎng)分施用量kg/667m2）。按豐缺指標(biāo)法[7-8]依據(jù)所試各田塊土壤有效養(yǎng)分測試值和初步制定的區(qū)域玉米作物施肥指標(biāo)體系，確定所試田塊氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）肥料養(yǎng)分的推薦施肥量分別為12、5.4、4.8kg/667m2。另各處理小區(qū)每667m2施用一水硫酸鋅0.5kg。

試驗小區(qū)面積50m2，設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)隨機區(qū)組排列。各小區(qū)間開溝隔離，四周設(shè)保護(hù)行。氮肥（46%的尿素）分三次施用，即基施（播種前）、苗期和大喇叭口期追施，比例按 6：2：2；磷肥（12%的過磷酸鈣）播種前一次基施；鉀肥（60%的氯化鉀）作基肥和大喇叭口期追肥兩次施用，比例按6：4。各處理小區(qū)除施肥不同外，其它病蟲防治等田間管理均按當(dāng)?shù)亓?xí)慣一致進(jìn)行。

1.3 試驗實施與管理

試驗田塊于2019年3月24日耕田整地，開溝劃定小區(qū)，3月28日按各小區(qū)所施用肥料均勻條施覆土，3月30日定行定株人工點播，行距55.7cm，株距33cm，小區(qū)基本密度272穴/50m2，4月8日齊苗，4月26日～5月6日移栽補苗，確保各小區(qū)總苗數(shù)一致。4月24日和5月23日各小區(qū)分別條溝追施所施肥料。試驗期間降雨基本正常，無災(zāi)害性氣候發(fā)生。各小區(qū)人工劃鋤和病蟲害防治均一致進(jìn)行。5月8日～6月15日各小區(qū)定株10株調(diào)查相關(guān)植株生育性狀，8月2日取樣考種，8月6日按小區(qū)實收玉米產(chǎn)量。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米生育性狀的影響

各處理小區(qū)各次定株調(diào)查10株，5月8日（苗期）和6月2日（拔節(jié)期）調(diào)查基本苗、株高、葉片數(shù)，孕穗期6月12日和6月15日調(diào)查抽雄率，成熟期8月2日調(diào)查與取樣考種產(chǎn)量因素等結(jié)果見下表1和表2。可見，在磷、鉀養(yǎng)分均不施的情況下，處理1～5，平均成株數(shù)基本一致，各處理間株高、葉片數(shù)、抽雄率則存在一定的差異，但沒有表現(xiàn)一致的增減趨勢；平均有效穗數(shù)最高的是處理4，每穗總粒數(shù)和每穗實粒數(shù)最高的是處理2，結(jié)實率彼此相差不大，百粒重最高的是處理3，再增加施氮量至24kg/667m2則均相對下降或減少；施氮量與理論產(chǎn)量則表現(xiàn)較為理想的“拋物線”趨勢。各處理間玉米生育性狀均以處理1氮磷鉀均不施表現(xiàn)最差，處理6氮磷鉀全施相對表現(xiàn)最佳。

表1 不同施肥處理玉米生育性狀調(diào)查結(jié)果

2.2 不同施肥處理對玉米籽粒產(chǎn)量的影響

8月6日按小區(qū)實收玉米籽粒產(chǎn)量結(jié)果見表3。可見處理1氮磷鉀均不施產(chǎn)量最低，處理6氮磷鉀全施產(chǎn)量最高。處理2～處理6各處理相比處理 1 增產(chǎn)量分別為 47.7、61.8、68.4、27.4 和87.3kg/667m2，增產(chǎn)率分別為 7.1、9.2、10.1、4.1 和13.0%。方差分析結(jié)果表明，各處理間產(chǎn)量差異總體達(dá)極顯著水平（見表4）。進(jìn)一步進(jìn)行LSD顯著性檢驗，處理6和處理4相比處理1和處理5間產(chǎn)量差異達(dá)極顯著水平，處理6相比處理2間產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平，處理2、3、4相比處理1產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平，其它差異不顯著（見表5）。處理6相對處理3，在等量施用氮養(yǎng)分并配施磷鉀養(yǎng)分的情況下，每667m2增產(chǎn)25.6kg，增產(chǎn)率較低,僅3.5%，且產(chǎn)量差異不顯著。在磷、鉀肥料養(yǎng)分均不施的情況下，僅施氮處理2～處理5相對處理1，氮肥養(yǎng)分效應(yīng)（肥料養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率或肥料養(yǎng)分偏生產(chǎn)力,即單位養(yǎng)分施用量的作物產(chǎn)量的增產(chǎn)量）分別為17.7、11.4、8.4和2.5kg/kg,表現(xiàn)為隨施氮量的增加而逐步下降的趨勢（見表3）。

表4 不同處理間產(chǎn)量差異方差分析結(jié)果

表5 不同處理間產(chǎn)量差異LSD檢驗結(jié)果

2.3 不同施氮量與玉米籽粒產(chǎn)量的函數(shù)效應(yīng)關(guān)系與預(yù)測分析

用處理1～5各處理施氮量與玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)，按“Y=aX2+bX+c”一元二次回歸模型，進(jìn)行回歸分析，擬合玉米籽粒產(chǎn)量（Y）與氮因子養(yǎng)分（X）施用量的一元二次效應(yīng)方程和繪制曲線圖結(jié)果見圖1。可見，在磷、鉀養(yǎng)分均不施的情況下，所擬合的效應(yīng)方程為正常的效應(yīng)方程，二次項系數(shù)小于零，所繪制曲線為正常的“拋物線”，表現(xiàn)為理想的趨勢關(guān)系，即作物產(chǎn)量在達(dá)到較高產(chǎn)量之前，產(chǎn)量隨施肥量增加而增加，在達(dá)到較高產(chǎn)量之后，產(chǎn)量隨施肥量增加而下降，與“報酬遞減律”相符。對所擬合效應(yīng)方程產(chǎn)量與氮養(yǎng)分施用量的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行顯著性分析，未達(dá)到顯著水平，決定系數(shù)僅為0.9735。

依據(jù)所擬合一元二次效應(yīng)方程，按最大邊際效應(yīng)求取偏導(dǎo)函數(shù)。按b+2aX=0方程計算，預(yù)測最高氮養(yǎng)分施用量為13.7kg/667m2，最高產(chǎn)量為742.4kg/667m2；按 b+2aX=Px/Py（Px 為氮養(yǎng)分單價=4.63元/kg，Py為玉米籽粒單價=1.9元/kg）方程計算，預(yù)測最佳氮養(yǎng)分施用量為10.4kg/667m2，最佳產(chǎn)量為738.3kg/667m2。

圖1 氮肥效應(yīng)試驗一元二次回歸曲線

2.4 不同施肥處理經(jīng)濟(jì)效益分析

僅考慮不同施肥處理不同肥料投入的情況下，測算各處理的經(jīng)濟(jì)效益結(jié)果見下表6。可見，處理2～處理6各處理新增產(chǎn)值分別為90.6、117.4、129.9、52.1 和 165.9 元/667m2，新增肥料投入 分 別 為 27.8、55.6、83.3、111.1 和 114.9 元/667m2，產(chǎn)投比（新增產(chǎn)值與新增投入比）分別為3.26、2.11、1.56、0.47 和 1.44，新增純收入分別為62.8、61.8、46.5、-59.0 和 51 元/667m2。處理 2 和處理3產(chǎn)投比大于2，投肥增效明顯。在磷、鉀肥料養(yǎng)分均不施的情況下，產(chǎn)投比處理2＞處理3＞處理4，新增純收入則處理4＞處理3＞處理2，處理5則表現(xiàn)為負(fù)效益，虧損59元/667m2。處理6相對處理3，在等量施用氮養(yǎng)分并配施磷鉀養(yǎng)分的情況下，產(chǎn)投比小于1，為負(fù)效益，說明所試田塊氮是影響玉米產(chǎn)量和效益的關(guān)鍵因素。

表6 不同施肥處理經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果

3 試驗結(jié)論

綜合以上分析，本試驗結(jié)論如下：

3.1 所試區(qū)域田塊，僅施氮肥養(yǎng)分6kg～24kg/667m2和氮磷鉀養(yǎng)分（12-5.4-4.8）全施，玉米植株均能正常生長發(fā)育，且均具有一定的增產(chǎn)增收效果。相對氮磷鉀養(yǎng)分均不施，玉米籽粒增產(chǎn)量27.4kg～87.3kg/667m2，增產(chǎn)率 4.1%～13.0%，新增產(chǎn)值52.1元～165.9元/667m2，以氮磷鉀養(yǎng)分全施的增產(chǎn)量、增產(chǎn)率和增產(chǎn)值為最高，但產(chǎn)投比和純收入則相對較低。在磷鉀均不施情況下，以僅施氮養(yǎng)分6.0kg/667m2的產(chǎn)投比和純收入相對最高。

3.2 在磷、鉀肥料養(yǎng)分均不施的情況下，每667m2分別僅施氮 6kg、12kg、18kg、24kg 各處理相對氮磷鉀均不施處理，氮肥養(yǎng)分效應(yīng)分別為17.7kg、11.4kg、8.4kg 和 2.5kg/kg，表現(xiàn)為隨施氮量的增加而逐步下降的趨勢。過量施氮18kg～24kg/667m2，養(yǎng)分效應(yīng)降低或為負(fù)效益。

3.3 在磷、鉀肥料養(yǎng)分均不施僅施氮養(yǎng)分的情況下，能正常擬合玉米籽粒產(chǎn)量（Y）與磷因子養(yǎng)分（X）施用量的一元二次效應(yīng)方程和繪制“拋物線”曲線，與“報酬遞減律”相符。應(yīng)用效應(yīng)方程預(yù)測最佳氮養(yǎng)分施用量為10.4kg/667m2，最佳產(chǎn)量為738.3kg/667m2。

3.4 在磷、鉀肥料養(yǎng)分均不施僅施氮養(yǎng)分的情況下，氮養(yǎng)分施用量以6kg～10.4kg/667m2為宜。盡管土壤氮養(yǎng)分較為缺乏，但也不宜過量施用。不過生產(chǎn)中多是氮磷鉀三要素養(yǎng)分配合施用，在一定磷鉀養(yǎng)分施用的情況下，進(jìn)行不同氮肥養(yǎng)分用量試驗將更有生產(chǎn)指導(dǎo)意義。