杭锦旗玉米推荐施肥指标体系的建立

赵丽+刘惠青+张贺英+王伟妮+贺俊玲+张雪梅+李瑞

摘 要：应用“3414”试验建立杭锦旗玉米氮、磷、钾施肥指标体系，以指导杭锦旗玉米生产科学施肥。通过对数据进行整理分析表明，氮、磷、钾肥配施的增产率为44.9%，农学效率为6.7%，化肥贡献率为44.9% ，土壤贡献率为70%；杭锦旗玉米的土壤养分丰缺指标为：全氮，极低（≤0.25 g·kg-1）、低（0.25～0.58 g·kg-1）、中（0.58～1.15 g·kg-1）、高（≥1.15 g·kg-1）；有效磷，极低（≤1.87 mg·kg-1）、低（1.87～6.58 mg·kg-1）、中（6.58～18.01 mg·kg-1）、高（≥18.01 mg·kg-1）；速效钾，极低（≤44.52 mg·kg-1）、低（44.52～102.92 mg·kg-1）、中（102.92～201.23 mg·kg-1）、高（≥201.23 mg·kg-1）。杭锦旗玉米施肥模型为：y（N） = -126.6lnx + 167.04；y（P2O5） = -60.513lnx + 229.36；y（K2O） = -51.032lnx + 299.34。

关键词：杭锦旗；玉米；3414试验；养分丰缺指标；推荐施肥

中图分类号：S158.3 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.03.005

Establishment of Corn Recommended Fertilization Index System in Hangjin Banner

ZHAO Li1，LIU Huiqing2，ZHANG Heying3，WANG Weini3， HE Junling1，ZHANG Xuemei1，LI Rui3

（1.Hangjin Banner Agricultural Technology Promotion Center，Hangjin Banner， Inner Mongolia 017400，China；2.Ordos Grassland Administration，Ordos， Inner Mongolia 017000，China；3.Ordos Soil and Fertilizer Station， Ordos， Inner Mongolia 017000，China）

Abstract：This study aimed to establish corn fertilization index systems of nitrogen，phosphorus and potassium in Hangjin Banner by applying “3414” test results.The results showed that production increased for 44.9% by applying nitrogen，phosphorus and potassium. Agronomic efficiency was 6.7%，fertilizer contribution rate was 44.9%，and soil contribution rate was 70%.The indices of abundance and deficiency of soil nutrients in Hangjin banner were showed as follow： total N with four levels of lower （≤0.25 g·kg-1）， low （0.25～0.58 g·kg-1）， moderate （0.58～1.15 g·kg-1）， and high （≥1.15 g·kg-1）；Olsen-P with four levels of lower （≤1.87 mg·kg-1），low （1.87～6.58 mg·kg-1）， moderate （6.58～18.01 mg·kg-1）， and high （≥18.01 mg·kg-1）； Solubale K with four levels of lower （≤44.52 mg·kg-1）， low （44.52～102.92 mg·kg-1）， moderate （102.92～201.23 mg·kg-1），and high （≥201.23 mg·kg-1）. The fertilization model of corn in Hangjin Banner was y（N） = -126.6lnx + 167.04；y（P2O5） = -60.513lnx + 229.36；y（K2O） = -51.032lnx + 299.34.

Key words： Hangjin Banner； corn； 3414test； index of abundance and deficiency of nutrients；optimal fertilizer treatment

化肥是糧食增产最有效的措施之一，在保障粮食安全方面发挥着重要的作用，Stewart等[1]研究指出，至少有30%～50%的粮食增产要归因于化肥的施用；国内的研究也表明，施用化肥可提高粮食单产40%～50%以上，粮食总产中约1/3是施用化肥的贡献[2]，但在玉米生产中，氮、磷、钾肥的利用率分别仅为26.1%，11.0%和31.9%，远低于欧美发达国家水平[3]。

玉米是杭锦旗主要的粮食作物之一，常年种植面积4万hm2以上，总产量35万t以上，平均产量为8 917 kg·hm-2。长期以来，该地区大量且盲目施用化肥，大部分农田过量施用氮肥，而不施用钾肥，氮、磷、钾施用比例严重失调，化肥利用率降低，造成了肥料资源浪费和环境污染，导致了耕地肥力的下降。20世纪80年代，随着第二次全国土壤普查的开展，开始了大规模的测土施肥研究，建立了不同土壤类型、主要农作物的施肥参数[4-5]，为我国的农业生产发展作出了巨大的贡献。但是第二次土壤普查距今已近30年，随着农业生产水平的不断提高、作物高产品种的广泛应用、肥料用量的持续增长、种植制度及耕作措施的不断变化，土壤养分状况发生了很大变化，过去的施肥指标已经不能指导当前的现代化农业生产。大量的研究也表明，作物的施肥量不但受作物生理特性的影响，也受地貌类型、土壤因素、气候条件等多因素的影响，而这些因素都与地域密切相关。因此，确定研究区域合理肥料用量和施肥比例对提高玉米产量、增加施肥效益、减少面源污染具有重要作用[6]。

本研究结合农业部测土配方施肥项目的实施，通过多年多点“3414”试验开展杭锦旗玉米推荐施肥指标体系研究，旨在摸清杭锦旗玉米氮、磷、钾配施的施肥效应，建立杭锦旗玉米土壤养分丰缺指标和推荐施肥模型，确定最佳施肥量，更新第二次土壤普查的数据，并为杭锦旗玉米生产的合理施肥及土壤培肥提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为玉米科河8号。

1.2 试验设计

全旗共完成玉米田间肥效试验32个，试验采用的是“3414”完全设计方案，即氮、磷、钾3个因素、4个水平、14个处理。14个处理分别为N0P0K0，N0P2K2，N1P2K2，N2P0K2，N2P1K2，N2P2K2，N2P3K2， N2P2K0，N2P2K1，N2P2K3，N3P2K2，N1P1K2，N1P2K1，N2P1K1。其中，处理中的0，1，2，3分别指氮、磷、钾肥的4个施肥水平：0水平，指不施肥；2水平，指当地推荐施肥量；1水平（指施肥不足）=2水平×0.5；3水平（指过量施肥）=2水平×1.5。试验不设重复，多年多点分散在杭锦旗玉米主要种植区域的高、中、低肥力水平的田块上。各试验点施肥量一致，2水平肥料纯用量为N 276 kg·hm-2，P2O5 138 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2。

每个试验小区面积30 m2，随机排列，除施肥量外，其他管理措施完全一致。每个试验点在施肥播种前取0～20 cm耕层的混合土样，分析化验土壤pH值及有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量[7]。收获时去除边行，按小区单收，折算单位面积产量。

2 结果与分析

2.1 不同产量水平下玉米肥料效应分析

将不同年度玉米N0P0K0处理的产量按高、中、低分段，以N2P2K2处理作为全肥区计算得出氮、磷、钾肥及氮、磷、钾肥配施的增产率、农学效率、肥料贡献率和土壤贡献率，结果如表1所示。

从表1可以看出，不施肥（N0P0K0）的平均产量为8 197.9 kg·hm-2，氮、磷、钾肥配施（N2P2K2）的平均产量为11 467.3 kg·hm-2，缺氮区（N0P2K2）、缺磷区（N2P0K2）和缺钾区（N2P2K0）的玉米产量均值分别为9 466.2，9 940.3，10 731.5 kg·hm-2 ，均高于不施肥处理，但均低于氮、磷、钾肥配施处理。在高产量水平地块上，氮、磷、钾肥配施的增产率为26%，其中，氮肥增产率为15.9%，磷肥增产率为8.8%，钾肥增产率为6.3%；氮、磷、钾肥的农学效率为5.8 kg·kg-1，其中，氮肥农学效率为6.8 kg·kg-1，磷肥农学效率为8.1 kg·kg-1，钾肥农学效率为10.9 kg·kg-1；氮、磷、钾肥配施的肥料贡献率为26%；土壤贡献率为79.3%。在中等产量水平地块上，氮、磷、钾肥配施的增产率为39.9%，其中，氮肥增产率为16.1%，磷肥增产率为14.5%，钾肥增产率为4.2%；氮、磷、钾肥配施的农学效率为6.9 kg·kg-1，其中，氮肥农学效率为5.9 kg·kg-1，磷肥农学效率为10.8 kg·kg-1，钾肥农学效率为6.3 kg·kg-1；氮、磷、钾肥配施的肥料贡献率为39.9%；土壤贡献率为71.5%。在低产量水平地块上，氮磷钾肥配施的增产率为68.7%，其中，氮肥增产率为39%，磷肥增产率为28.7%，钾肥增产率为11.6%；氮、磷、钾肥配施的农学效率为7.4 kg·kg-1，其中，氮肥农学效率为9.0 kg·kg-1，磷肥農学效率为14.3 kg·kg-1，钾肥农学效率为12.3 kg·kg-1；氮、磷、钾肥配施的肥料贡献率为68.7%；土壤贡献率为59.3%。由此可见，高肥力水平地块上增产作用最大的是钾肥，中、低肥力水平地块上增产作用最大的是磷肥。随着产量水平的降低，氮、磷、钾肥配施的增产率、农学效率、肥料贡献率呈上升趋势，土壤贡献率呈下降趋势。

2.2 玉米推荐施肥指标体系的建立

2.2.1 养分丰缺指标的划分 利用“3414”肥效试验获得的相对产量（y）分别与土壤全氮、有效磷和速效钾（xN，xP，xK）建立函数模型如图1～3所示。根据函数模型按相对产量50%，75%，95%计算土壤养分含量，从而确立土壤氮、磷、钾养分丰缺指标，其结果列于表2。

从表2可以看出，土壤氮、磷、钾养分的丰缺指标各分为4个等级，分别是极低（相对产量≤50%）、低（相对产量50%～75%）、中（相对产量75%～95%）、高（相对产量≥95%）。相对产量与全氮含量的对应关系为y=29.289lnx+90.909（R2=0.701 7），土壤养分全氮的丰缺指标为：极低（≤0.25 g·kg-1）、低（0.25～0.58 g·kg-1）、中（0.58～1.15 g·kg-1）、高（≥1.15 g·kg-1）；相对产量与有效磷含量的对应关系为y=19.875lnx+37.541（R2=0.930 7），土壤养分有效磷的丰缺指标为：极低（≤1.87 mg·kg-1）、低（1.87～6.58 mg·kg-1）、中（6.58～18.01 mg·kg-1）、高（≥18.01 mg·kg-1）；相对产量与速效钾含量的对应关系为y=29.830lnx-63.231（R2=0.421 8），土壤养分速效钾的丰缺指标为：极低（≤44.52 mg·kg-1）、低（44.52～102.92 mg·kg-1）、中（102.92～201.23 mg·kg-1）、高（≥201.23 mg·kg-1）。

2.2.2 玉米施肥指标体系的建立 利用多年多点玉米的“3414”试验结果，根据产量与施肥量一元二次函数关系估算每个试验的氮、磷、钾肥最佳施肥量，建立土壤全氮、有效磷、速效钾测定值（xN，xP，xK）与氮、磷、钾肥的最佳施肥量（y）的函数模型，如图4～6所示。结合表2中的土壤养分丰缺指标，确立玉米的施肥指标体系，如表3所示。由表3可知，玉米的施肥指标同样分为4个等级，分别是：极低（相对产量≤50%）、低（相对产量50%～75%）、中（相对产量75%～95%）、高（相对产量≥95%）。不同丰缺指标下氮磷钾对应的施肥分级为：全氮含量0.25～1.15 g·kg-1，对应的最佳施肥量为343.86～149.36 kg·hm-2；有效磷土测值1.87～18.01 mg·kg-1，对应的最佳施肥量为191.4～54.4 kg·hm-2；速效钾测定值44.52～201.23 mg·kg-1，对应的最佳施肥105.6～28.6 kg·hm-2。

3 讨论与结论

对玉米不同产量水平下肥料效应分析表明，玉米氮、磷、钾肥配施的增产率、农学效率、肥料贡献率和土壤贡献率平均分别为44.9%，6.7%，44.9%和70.0%，施肥量相同情况下，随着产量水平的降低，氮、磷、钾肥配施的增产率、农学效率、肥料贡献率呈升高趋势，土壤贡献率呈下降趋势。按照土壤养分丰缺指标，将杭锦旗氮、磷、钾划分为4个等级，并计算最佳肥料量，当土壤全氮处于≤0.25，0.25～0.58，0.58～1.15和≥1.15 g·kg-1时，氮肥（N）推荐用量为≥343.86，235.8～343.86，149.36～235.8，≤149.36 kg·hm-2；当有效磷处于≤1.87，1.87～6.58，6.58～18.01，≥18.01 mg·kg-1时，磷肥（P2O5）推荐用量为≥191.4，115.3～191.4，54.4～115.3，≤54.4 kg·hm-2；當速效钾（AN）处于≤44.52，44.52～102.92，102.92～201.23，≥201.23 mg·kg-1时，钾肥（K2O）推荐用量为≥105.6，62.9～105.6，28.6～62.9，≤28.6 kg·hm-2，本研究确定了不同地力水平下玉米全生育期的施肥量，构建了杭锦旗玉米施肥推荐指标体系，为农户施肥提供了直接的参考依据。

划分土壤养分分级指标是建立施肥指标体系的重要环节，对于肥力指标的分级不同学者采取的标准不同，基本上以相对产量50%，75%，90%和95%为标准，但也可根据不同情况进行调整，如陈新平[8]以相对产量50%，75%，95%为标准获取土壤养分丰缺指标，李文彪[6]以相对产量65%，75%，85%和95%划分5级玉米土壤养分丰缺指标，孙义祥等[9]以相对产量50%，75%，90%和95%划分冬小麦土壤养分丰缺指标，本研究是基于杭锦旗土壤及地貌等特性，考虑实际生产实用性，结合农业部种植管理司和全国农技中心《测土配方施肥技术》，分别以相对产量50%，75%和95%计算土壤养分丰缺指标。

肥效试验是获得各种作物最佳施肥量、比例、时期的根本途径，也是建立施肥指标体系的基本环节，“3414”方案吸收了回归最优设计处理少、效率高的优点，是国内外应用较为广泛的田间试验方案[10-12]。但在具体实际操作中发现，试验拟合成功率较低，这与试验处理及重复较多、土壤肥力水平不一致以及上一季种植制度、农技人员的管理水平等诸多因素有关，在实际生产过程中，还应注重施肥时期的确定，合理的施肥时期和施肥量可以保证玉米各生育期养分充足供应，从而提高肥料利用率，减少肥料资源浪费和环境污染。

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