晋北县域“大配方、小调整”春玉米专用肥田间效果研究

郭军玲，郭彩霞，王永亮，张 强，杨治平

（山西省农业科学院农业环境与资源研究所，土壤环境与养分资源山西省重点实验室，山西太原030031）

晋北县域“大配方、小调整”春玉米专用肥田间效果研究

郭军玲，郭彩霞，王永亮，张 强，杨治平

（山西省农业科学院农业环境与资源研究所，土壤环境与养分资源山西省重点实验室，山西太原030031）

基于筛选出的晋北应县基肥大配方（总养分设计为45%，N-P2O5-K2O配比为17-19-9），引入“大配方、小调整”施肥技术思路，在研究区内开展田间肥效验证试验。结果表明，不同施肥处理直接影响春玉米的生长发育，与农户习惯处理相比，大配方处理和小调整处理具有较高的株高、叶面积指数和干物质积累量；大配方处理、小调整处理比农户习惯处理分别显著增产9.13%，9.96%，较高的百粒质量、穗粒数、穗长及收获指数，较低的秃尖长度是其增产的主要原因；大配方处理、小调整处理获得较好的经济效益，比农户习惯处理分别增收2 335，2 601元/hm2，且氮肥利用效率均明显提高，实现了节本增产增效的目的。而大配方处理、小调整处理之间差异很小，由此证明，区域大配方是春玉米获得高产高效的有效措施，也是测土配方施肥技术区域推广的有效途径。

春玉米；应县；专用配方肥；产量；氮肥效率

玉米是重要的饲料、工业原料和粮食作物。近年来，山西省玉米产业有了长足发展，播种面积逐年增加，到2014年玉米种植面积达到167万hm2，占粮食总播种面积的44.2%，总产量达95.6亿kg，为山西省粮食总产突破100亿kg起了决定性作用。然而，统计资料显示，全省玉米平均产量仅为5 250 kg/hm2，其中，水浇地产量为7 500 kg/hm2左右，还有很大的提升空间[1-2]。当前，玉米种植区施肥技术落后，诸多影响产量的因素中，肥料产品的低质量及不合理施用成为限制产量水平提高的主要因素之一。市场上肥料种类五花八门，复合肥配比多种多样，农民选择使用上盲目性很大；而且农民为追求高产量，不断加大氮肥施用量，这不仅增加了肥料投入成本、降低了肥料利用率，也给土壤环境带来了负面影响[3-4]。针对农业生产中存在的实际问题，转变农民施肥意识、优化施肥技术，实现节本增效显得尤为重要。

区域专用配方肥依据不同地区土壤养分供应特点、结合作物需肥特征研制，实现了施肥理论和技术的物化，在农业生产中越来越受到重视[5-6]。关于区域专用配方肥的研究多有报道，涉及到不同区域的不同作物[7-12]。相关研究表明，区域专用配方肥可有效减少肥料施用量，针对性强，在增加作物产量、提高肥料利用率、降低环境污染等方面优势明显，且易于推广。关于玉米专用肥的研究也多有报道[13-16]，新型配方肥陆续出现。闫芳等[15]深入研究发现，多功能玉米专用肥不仅可促进玉米增产增收，而且有效提高了土壤孔隙度、团聚体、蓄水量、有机质等理化性状，降低了土壤容重、pH值。王小雪等[16]研究表明，腐植酸专用肥施用技术增加了玉米根条数、叶面积和地上部干物质积累，促进了养分吸收，提高了玉米产量。

本试验以晋北应县春玉米种植区域为研究对象，基于前期工作筛选出的县域大配方N-P2O5-K2O配比为17-19-9（总养分45%），根据“大配方、小调整”的区域施肥技术思路，开展田间试验进行肥效验证，分析其对春玉米生长发育、产量、经济效益和氮肥效率的影响，探讨区域大配方的可行性，以期为增加玉米产量、提高养分资源利用效率提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.2 试验区概况

肥效试验于2014年在应县境内平川区镇子梁乡东辉耀村开展，该村耕地面积为600 hm2，以春玉米种植为主，播种面积超过了480 hm2。选择有代表性的地块进行田间试验，供试土壤基本理化性状为：全氮0.96 g/kg，有机质15.54 g/kg，pH值8.54，碱解氮97.47 mg/kg，有效磷15.24 mg/kg，速效钾156.30 mg/kg。

1.3 试验设计

试验设4个处理：空白对照（CK）、农户习惯（FP）、大配方（MP）、小调整（AP）。其中，空白对照为无肥区处理；经农户施肥量调查，确定农户习惯处理为玉米生育期N，P2O5，K2O用量分别为270，82.5，30 kg/hm2；大配方处理为筛选出的县域基肥大配方（N-P2O5-K2O配比为17-19-9）处理；基于县域大配方，小调整处理根据试验地块养分状况调整N-P2O5-K2O配比为18-17-10。依据区域氮肥总量控制、分期调控的原则，县域内平均适宜施氮量为225 kg/hm2。大配方处理、小调整处理基肥由单质肥料混合而成，基肥N，P2O5，K2O用量分别为76.5，85.5，40.5 kg/hm2和82.5，78，45 kg/hm2；追肥N用量分别为148.5，142.5 kg/hm2。单质肥料为尿素（含氮46%）、过磷酸钙（含P2O516%）、硫酸钾（含K2O50%）。氮肥采用基肥+大喇叭口期追肥的管理方式。5月初播种，10月初收获，种植密度6.75万株/hm2，各处理田间管理相同。

1.4 测定项目及方法

在春玉米主要生育期进行调查取样，测定株高和叶面积。植株样品在105℃下杀青30 min后在70℃下烘至恒质量，称取干物质量，测定氮素含量。春玉米收获时进行田间测产，同时调查产量构成因素。采用半微量凯式定氮法测定植株样品的全氮含量。

单株叶面积（LA）＝叶长×叶宽×0.75；叶面积指数（LAI）＝单株叶面积×单位土地面积内株数/单位土地面积；氮收获指数=籽粒氮积累量/成熟期地上部氮积累量×100%；氮素吸收效率（kg/kg）＝地上部氮积累量/施氮量；氮肥偏生产力（kg/kg）＝施氮区产量/施氮量；氮肥农学利用率（kg/kg）＝（施氮区产量-无氮区产量）/施氮量。

1.5 数据分析

⑥扩展应用前景巨大。Web技术基于的标准是开放的、非专用的，是经过标准化组织IETF和W3C为Internet应用制定的，这为WebGIS的进一步扩展提供了极大的扩展空间，使得WebGIS很容易与Web中其他信息服务进行无缝集成，建立功能丰富的具体GIS应用。因此，随着水文气象业务拓展和计算机应用技术进步，天眼WebGIS应用服务功能仍有着巨大的发展空间。

数据采用Microsoft Excel 2010和SPSS 18.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对春玉米生长发育的影响

2.1.1 不同施肥处理对春玉米生育期株高的影响从图1可以看出，从苗期到吐丝期春玉米株高呈不断增加的趋势，吐丝期春玉米叶片全部展开，植株已经定长，高度达到最大值。不同施肥处理对春玉米株高有着不同的影响，且不同生育期的影响存在较大差异。苗期春玉米株高差异最小，拔节期差异也不明显。这是由于苗期、拔节期阶段，植株根系和叶片不发达，吸收养分有限，土壤基础养分供给能满足春玉米生长发育的需求。拔节期以后，各个生育期植株株高均表现出大配方处理、小调整处理和农户习惯处理高于空白对照处理的趋势，且随着生育期的延长，差异逐渐增大，说明施肥与否是引起株高差异的主要因素。与农户习惯处理相比，大配方处理、小调整处理株高均有不同程度的增加，这与处理间养分管理不同密切相关，大配方和小调整处理养分供应比较合理地促进了春玉米茎秆的生长。

2.1.2 不同施肥处理对春玉米叶面积指数（LAI）的影响 叶片是作物进行光合作用和蒸腾作用的主要器官，叶面积大小直接关乎作物产量的高低。叶面积指数（LAI）是基于叶面积大小反映植物群体生长状况的一个重要指标，其大小与春玉米产量多少密切相关。由图2可知，不同施肥处理间春玉米叶面积指数变化规律一致，呈抛物线分布，均在吐丝期和灌浆期达到最大值。最大值以前叶面积指数随生育期延长快速增加，以苗期到拔节期增长最为迅速；之后，叶面积指数呈下降趋势，其中，农户习惯处理、大配方处理和小调整处理叶面积指数下降速度明显低于空白对照处理。空白对照的最大叶面积指数为2.59，吐丝期以后叶面积指数开始明显下降，这是由氮素缺乏严重造成植株底部叶片早衰枯黄所致。农户习惯处理、大配方处理和小调整处理叶面积指数最大值分别为4.78，5.06和5.19，显著高于空白对照处理。灌浆期以后，植株下部叶片陆续枯黄，叶面积指数开始逐渐降低。与农户习惯处理相比，春玉米不同生育期大配方处理和小调整处理叶面积指数均有所增加，但差异不显著。

2.1.3 不同施肥处理对春玉米干物质积累的影响由图3可知，春玉米干物质量积累动态一致，随生育期推进干物质积累表现出持续增加趋势，积累速度表现出初期较快随后减缓后期又较快的变化趋势，这是因为生育初期以营养生长为主，茎叶增长快，干物质积累多；吐丝期后干物质积累减缓，进入生殖生长初期；随着经济产量的逐步形成，干物质积累增多。从生育期不同施肥处理干物质对比可以看出，土壤基础肥力基本能保证苗期、拔节期春玉米养分需求，这期间各处理间干物质积累差异不显著。大喇叭口期以后，农户习惯处理、大配方处理和小调整处理干物质量均显著高于空白对照处理，且差异逐渐增大。成熟期干物质量达到最大积累，大配方处理、小调整处理较农户习惯处理分别提高了9.56%，10.03%，较空白对照均显著增加45%以上，这为获得高产打下了基础。与农户习惯处理相比，大配方和小调整处理干物质积累量在大喇叭口期前差异较小，之后有不同程度的增加，这与大喇叭口期追施氮肥密切相关。合理调控追施氮肥用量促进了干物质积累转移，进而影响干物质分配，促进籽粒产量的形成，达到了增产效果。

2.2 不同施肥处理对春玉米产量及其构成因素的影响

科学管理养分是作物产量增加的重要途径之一[17-18]。从表1可以看出，大配方处理和小调整处理的产量分别为13 507，13 610 kg/hm2，较农户习惯处理（12 377 kg/hm2）分别显著增产9.13%，9.96%，但未达到极显著水平；空白对照产量水平最低，与其他处理间差异达到极显著水平。可见，施肥是保证作物产量的前提条件，单靠土壤基础养分难以获得较高产量。从产量构成因素来看，百粒质量和穗粒质量具有相同趋势，均以大配方处理最高，分别为34.11 g和214.2 g/穗；小调整处理略低于大配方处理，分别为33.95 g和211.6 g/穗；农户习惯处理居中；空白对照最低，分别为21.59 g和104.1 g/穗。穗粒数与百粒质量的变化趋势相似，小调整处理最高，为649粒，大配方处理为645粒，分别较农户习惯（609粒）增加6.57%，5.91%，显著高于空白对照。秃尖以空白处理最长，为1.45 cm，显著高于农户习惯（0.70 cm）和大配方、小调整处理（0.60 cm）。大配方、小调整处理穗长分别为17.9，17.8 cm，高于农户习惯处理的17.4 cm，显著高于空白对照处理的14.3 cm。综合分析，产量构成因素中，较高的百粒质量、穗粒数、穗粒质量、穗长，较低的秃尖长度是大配方处理和小调整处理较农户习惯处理增产的直接因素。收获指数结果显示，CK，FP，MP，AP收获指数分别为40.22%，45.48%，47.19%，47.68%，说明大配方、小调整处理更好地促进了养分从源向籽粒的转移积累，增加了经济产量占生物量的比例。总之，与传统的农户习惯相比，大配方处理和小调整处理养分优化管理实现了穗大、粒多、粒质量高、秃尖短的目标，获得了高产。

表1 不同施肥处理下春玉米产量及其构成因素

2.3 不同施肥处理对春玉米经济效益及氮素利用效率的影响

2.3.1 不同施肥处理对春玉米经济效益的影响从表2可以看出，由于养分管理的不同导致不同处理间产量效应和经济效益不同。与农户习惯处理相比，大配方处理、小调整处理获得较高产量效应的同时获得了较高的经济效益。大配方处理、小调整处理经济效益分别达到了19 559，19 825元/hm2，分别比农户习惯经济效益（17 224元/hm2）增加了2 335，2 601元/hm2。产投比的变化表现为：小调整处理＞大配方处理＞农户习惯处理＞空白对照处理，其中，小调整处理、大配方处理产投比比农户习惯处理分别提高了11.85%，10.03%。综合分析可知，大配方、小调整处理以较少的肥料投入获得了较高的经济效益及较高的产投比，达到了节本增收的目的。

表2 不同施肥处理经济效益分析

2.3.2 不同施肥处理对春玉米氮素利用效率的影响 氮肥对促进农业生产的发展起到了举足轻重的作用。玉米生长过程中氮素是最主要的营养元素之一，合理施用氮肥可以稳产增产[17-19]。氮素在土壤中转化复杂，过量施用极易造成氮素向土壤深层淋洗，给地下水造成污染，因此，氮素也是春玉米养分管理的核心元素。不同施肥处理春玉米氮肥利用效率列于表3。

表3 不同施肥处理对春玉米氮素利用效率的影响

从表3可以看出，氮收获指数，大配方处理（69.39%）、小调整处理（68.55%）较高，与农户习惯（61.73%）、空白对照处理（48.69%）相比均达到了显著水平。氮吸收效率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力均表现为小调整处理＞大配方处理＞农户习惯处理，且小调整处理和大配方处理之间无显著差异，但与农户习惯处理之间均达到了显著水平，分别提高27.27%，26.26%；44.93%，42.83%和29.56%，29.28%。可以看出，大配方处理、小调整处理极大地提高了氮肥利用效率，各指标均高于农户习惯处理，且差异达到了显著水平，与大配方处理、小调整处理具有较高产量相吻合。说明大配方处理和小调整处理优化管理养分促进了氮素吸收，增加氮素再分配和对籽粒的贡献，提高氮肥利用效率，降低其对环境潜在威胁，达到了节本增效的目的。

3 结论与讨论

春玉米发育良好、叶片宽大、茎秆墩实、干物质积累高是形成产量的物质基础。研究表明，延长玉米生育后期绿叶面积持续时间可延长灌浆后期的光合生产，能够有效提高作物的籽粒产量[17，19]。本研究结果表明，不同施肥管理直接影响春玉米的生长发育。春玉米株高呈不断增加趋势，生育初期处理间差异不明显，拔节期后差异逐渐增大。施肥与否是导致春玉米生长发育形成差异的主要原因，生育后期养分供应不足严重制约着无肥区植株的生长。不同处理叶面积指数呈抛物线分布，施肥处理叶面积指数显著高于无肥处理，其初期增长最为迅速，吐丝期和灌浆期间达到最大。随后叶面积指数表现出下降趋势，空白对照处理下降最明显，氮素缺乏严重，导致植株底部叶片早衰枯黄，有效叶面积下降。与以往研究相似[17，19]，不同生育期干物质量积累表现出持续增加趋势，生育初期处理间差异不大，大喇叭口期以后，农户习惯处理、大配方处理和小调整处理干物质积累显著高于空白对照处理，且差异逐渐增大。成熟期大配方、小调整处理干物质积累较农户习惯处理分别提高了9.56%和10.03%。综合分析可知，大配方、小调整处理较农户习惯有较高的株高、叶面积指数、干物质积累，说明优化养分配比、平衡供给养分促进了春玉米茎秆生长、干物质积累以及有效叶面积增加，这为春玉米获得较高籽粒产量奠定了物质基础。

田间产量结果显示，施肥处理产量显著高于无肥处理，大配方、小调整处理产量较农户习惯处理分别显著增产9.13%，9.96%，且促进了养分从源向籽粒的转移积累，获得了较高的收获指数。产量构成因素中，大配方、小调整处理较农户习惯处理穗粒数分别增加了5.92%，6.57%，提高了百粒质量、穗粒数、穗粒质量、穗长，降低了秃尖长度。这与侯云鹏等[20]的研究结果相似，测土配方施肥的穗长、秃尖和穗粒数等玉米产量构成因素均好于农民习惯，穗粒数提高了3.8%～8.0%。大配方、小调整处理依据土壤养分供应特征、春玉米养分吸收特点配比氮磷钾养分，明显改善春玉米产量构成因素，实现了群体穗大、粒多、粒质量高、秃尖短，促进了养分从源向籽粒的转移积累，增加了春玉米产量。大配方和小调整处理间增产差异不明显，说明大配方处理肥料用量及配比基本合理，考虑到实际操作性，大配方在区域内具有可行性。

不同施肥处理的经济效益分析可知，大配方、小调整处理获得了较好的经济效益，比农户习惯处理分别增加2 335，2 601元/hm2；具有较高产投比，比农户习惯处理分别提高11.85%，10.03%。巨晓棠等[21]研究指出，过量施用氮肥和不合理的氮肥施用方法是引起氮肥利用率低、环境污染的根本原因。本研究结果显示，大配方、小调整处理氮肥投入量较农户习惯处理减少了16.67%，但氮肥利用效率达到了较高水平。与农户习惯相比，大配方、小调整处理氮吸收效率分别提高了26.26%，27.27%，氮肥农学利用率分别提高了42.83%，44.93%，氮肥偏生产力分别提高了29.28%，29.56%。可见，科学管理养分资源是春玉米增产的有效措施。大配方、小调整处理优化养分供给，以较少的肥料投入获得较高的产量和经济效益，极大地提高了氮肥利用效率，降低了环境风险，达到了节本增收增效的目的。综合分析可知，大配方在区域内是可行的，区域配方技术可推动区域施肥技术的进步，促进肥料产品的优化，为农业生产提供技术指导和服务。

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Study on Effect of Special Compound Fertilizer for Spring Maize in Northern Shanxi Province Based on"Regional Major Formula and Site Special Adjustment"

GUO Jun-ling，GUO Cai-xia，WANG Yong-liang，ZHANG Qiang，YANG Zhi-ping
（Key Laboratory of Soil Environment and Nutrient Resources of Shanxi Province，Institute of Agricultural Environment &Resources，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Based on previous study,according to"Regional Major Formula and Site Special Adjustment"fertilization technology, the paper studied about the effect of regional special compound fertilizers for spring maize in Yingxian county,which total nutrient was 45%and the formula was 17-19-9（N-P2O5-K2O）.The results of field experiments showed that different fertilizer treatments affected the growth and development of spring maize directly,"Regional Major Formula"treatment（MP）and"Site Special Adjustment"treatment（AP）had higher plant height,leaf area index and dry matter accumulation than farmers practice treatment（FP）.MP and AP also increased 100-seed weight,grain number per spike of maize,ear length and harvest index,while reduced barren ear tip length.These factors contributed to maize yield increased 9.13%and 9.96%.In addition,compared with FP,MP and AP also increased income 2 335, 2 601 yuan/hm2,respectively.Meanwhile,MP and AP significantly improved nitrogen harvest index,nitrogen absorption efficiency, agronomic efficiency and nitrogen partial factor productivity.All in all,MP treatment could reduce cost，increase yield and raise fertilizer efficiency，which could used as a effective measures for regional spring management.

spring maize;Yingxian county;regional special compound fertilizer;yield;nitrogen fertilizer efficiency

S513.062

A

1002-2481（2016）05-0620-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.05.13

2016-01-17

山西省农业科学院科技攻关项目（2013GG48）；山西省农业科学院博士研究基金项目（YBSJJ1309，YBSJJ1310）

郭军玲（1984-），女，河南辉县人，助理研究员，主要从事养分资源管理研究工作。杨治平为通信作者。