新田县大豆最佳施肥量及肥料效应研究

周晓彬，何辉生

（1.新田县农业委员会，湖南 永州 425700；2.新田县新圩镇农技推广站，湖南 永州 425705）

新田县大豆最佳施肥量及肥料效应研究

周晓彬，何辉生

（1.新田县农业委员会，湖南 永州 425700；2.新田县新圩镇农技推广站，湖南 永州 425705）

通过“3414”肥料试验设计，开展新田县大豆田间最佳施肥量的研究。根据拟合出施肥量与产量的关系方程，计算出适合该地区大豆生产的N、P2O5和K2O最佳施肥量分别为4.06、3.79和2.39 kg/667m2，最佳产量为212.3 kg/667m2。借助模型得出肥料施用量与产量关系：N和P2O5施用量≤3 kg与K2O施用量≤2 kg时，增产效应最为明显。试验点钾肥肥效最为明显且需求量最少，在生产中应当谨慎施用。

大豆；施肥量；肥效 ；新田县

大豆是湖南省重要的旱粮作物之一，既是粮食作物，也是经济作物，在饲料、油料、工业等领域用途广泛。积极发展大豆生产，对保障国家粮油安全有着十分重要的作用。但湖南省大豆生产普遍存在田间管理粗放、施肥不合理的现象，严重影响了大豆产量，同时也造成了巨大的浪费和污染。

“3414”肥料试验在我国已经推广多年，已经成为我国农技中心推广的主要试验方案，各个作物都有相关数据，为我国农作物科学施肥提供了有力支撑[1-6]。在已知的大豆“3414”肥料试验中，前人研究主要集中在寻找最佳施肥量，而对某一种肥料以及两肥料的增产效应研究较少。单一肥料和两肥料互作的增产效应对于进一步了解肥料与产量的关系，进而指导合理施肥具有重要意义。

研究借助2015年湖南省新田县开展的大豆“3414”肥料试验数据，试图寻找适合当地的大豆施肥模式，研究单一肥料和两肥料施用量与产量的关系，探讨肥料间产量效应的差异，为当地大豆合理施肥提供科学依据。

1 材料与方法

试验地点位于湖南省新田县骥村镇乌下村，试验田坐标为北纬25°94′96.5″，东经112°16′24.3″，海拔254.3 m。地势平坦，排灌方便；供试土壤为黄沙泥田，肥力高且均匀，前作为烤烟，耕作制度为轮作。供试化学肥料有尿素（含N 46%）、氯化钾（含K2O 60%）、过磷酸钙（含P2O512%）。供试大豆品种为湘春豆26。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验参考“3414”肥料试验设计进行[7]，设计氮、磷、钾3因素4水平共14个处理。其中，肥料的4个水平编号为0、1、2和3，分别代表不施肥、当地常用施肥量的0.5倍、当地常用施肥量和当地常用施肥量的1.5倍。14个处理以及对应的产量结果如表1所示。每个处理3次重复，随机区组排列，小区面积10 m2，播种密度为10 000株/667m2。

1.2.2 田间管理 2015年3月31日播种，7月15日收割大豆。除施肥量外，其余管理与大田管理一致。

1.2.3 性状考察及数据收集 大豆收获后，测量各小区产量，计算每个处理的平均值，最终将产量折合为kg/667m2。

表1 各处理肥料用量及产量 （kg/667m2）

1.2.4 数据处理 （1）最佳施肥量计算。将各处理的施肥量与其对应的产量进行三元二次方程拟合，分析肥料施用量与大豆产量的关系。根据拟合的方程，结合大豆市场价格、肥料价格分别计算出大豆产量最高时的施肥量以及最佳经济效益时的施肥量。（2）两肥料互作与产量关系分析。用处理1、2、3、4、5、6、7、11、12，处理1、2、3、6、8、9、10、11、13和处理1、4、5、6、7、8、9、10、14的产量结果进行两肥料与产量关系的方程拟合，分别得出NP、NK、PK 2种肥料处理在另一种肥料处理为当地常用施肥量时的产量效应方程，根据方程构建两肥料施用量与产量关系的数字矩阵，再根据数字矩阵做出两肥料用量与产量关系的曲面图，分析两肥料施用量与产量关系。（3）单肥料与产量效应关系分析。选用处理1、2、3、6、11，处理1、4、5、6、7号以及处理1、6、8、9、10的产量结果进行回归和方差分析，得出N、P、K 3种肥料分别在另2种肥料处理为当地常用施肥量时的效应方程，根据方程做出施肥量与产量的关系图，分析单一肥料施用量与产量的关系。以上数据处理与分析均利用Excel和DPS软件完成。

2 结果与分析

2.1 施肥量与产量回归模拟分析

马启智：根据2011年国家的公告，我国全年用水总量为6 080亿m3，农业用水是3 790亿m3，农业用水占全国用水总量的62.4%。根据生产2.4斤（1.2 kg）粮食需要耗水1 m3，也就是1t的计算公式，农业用水3 790亿m3也就大体生产粮食9000多亿到1万亿斤（4500亿～5000亿kg）这样的水平。我的问题是，在我国，特别是北方干旱缺水地区，随着城市的不断扩张和工业的发展，城市和工业用水与农业用水的矛盾越来越尖锐。在这种情形下，为了巩固农业的基础地位，保障我国的粮食安全，我想请问水利部的领导，我们如何应对农业用水资源越来越紧缺这一挑战？谢谢。

试验得出施肥量与产量的三元二次方程为：

以上方程中 Y为产量，X1为N施用量，X2为P2O5施用量，X3为K2O施用量，单位为kg/667m2。

2.2 最大施肥量与最佳施肥量

解方程1可得最高产量为212.7 kg/667m2，对应的N、P2O5、K2O施肥量分别为4.38、4.09、2.69 kg/667m2。2015年7月当地大豆平均价格为6元/kg，N、P2O5、K2O肥料价格分别为3.91、6.67、5.33元/kg，计算得最佳经济效益下N、P2O5、K2O的施肥量分别为4.06、3.79、2.39 kg/667m2，最佳产量是212.3 kg/667m2。

对比最大产量施肥量与最佳经济效益施肥量可知，当地常用施肥量（处理6）全部过量。由肥料效应的递减规律可知，过量施入的肥料并未增加产量，反而导致了减产，造成了极大浪费。因此，新田县大豆生产过程中应当酌量减施肥料以增加产量和经济效益。

2.3 两肥料互作效应与大豆产量关系

为更直观地了解两肥料施用量与产量的关系，由方程2、3、4可分别做出NP、NK、PK在另外一种肥料为当地常用施肥量水平时，两肥料的施肥量与产量关系的矩阵图（由于矩阵图太大，本文省略）和曲面图模型（图1～3）。由图1～3可知，随着两肥料施用量的增加，产量快速增加，但随着施肥量进一步增加，产量增速减慢直至达到最高点，当超过最高点后肥料继续增加，产量开始下降，这与肥料报酬递减规律一致。

图1 N、P2O5施用量与大豆产量的关系

图2 N、K2O施用量与大豆产量的关系

图3 P2O5、K2O施用量与大豆产量的关系

当只施3种肥料中的1种时，产量都在147 kg/667m2左右，与最高产量相差约60 kg/667m2，说明单一施肥造成的产量损失是巨大的。

根据矩阵图，计算出双肥料同时施1 kg，以及单一肥料每施1 kg时的产量效应，如表2所示。由表2可知，双肥料的产量效应均表现为先增加后减少。当施肥量在0～2 kg时，肥料的增产效应最大，其中又以PK肥的增产效应最为明显，NK次之，NP稍差，当施肥量达到3 kg时，NP的增产效应开始超过NK和PK。当NP施用量增至6 kg时，产量下降，而NK和PK在施用4 kg时，产量就开始下降，说明PK效应容易引起肥害，造成减产，NP效应则相对比较稳定。

表2 双肥料和单一肥料施用量对大豆的增产效应（kg/667m2）

由方程2、3、4可得NP、NK、PK增加的产量极值分别为65.8、62.7、66.7 kg/667m2，说明PK效应更能增产，NP增产效应相对弱一些。

以上结果说明不同肥料组合的产量效应差异明显。

2.4 单一肥料对大豆的产量效应

根据方程5～7，研究了单一肥料在另外两种肥料施用量为当地常用水平时的产量效应，如图4～6所示。由图4～6可知，当只施加两种肥料时，大豆产量均在160 kg/667m2左右，比只施加一种肥料时产量稍高，与最高产量差距依然较大，说明任何一种肥料的缺失都会造成巨大的产量损失，同样可知均衡施肥十分必要。

图4 N施用量与大豆产量的关系

图5 P2O5施用量与大豆产量的关系

图6 K2O施用量与大豆产量的关系

随着施肥量的增加，产量迅速增加，当施肥量超过一定范围时，产量增加速率减慢，直至停止甚至产量开始下降，这与肥料报酬递减规律一致。由图4～6中抛物线斜率可知，3种肥料中钾肥的肥效最为明显，磷肥次之，氮肥稍慢。随着施肥量的增加，钾肥的增产效应迅速达到顶点，当超过最高点后，产量急剧下降。由此可以推测，钾肥可能是3种肥料中制约产量的主要因素，说明当地土壤中钾肥可能比较缺乏，同时说明钾肥的需求量在3种肥料中是最少的，稍微过量就会造成肥害，导致减产，因此需注意钾肥的施用，不要过量。

由方程5～7可分别求得N、P、K 3种肥料施用量分别为4.72、4.09、2.93 kg/667m2时，产量达到最高，分别为212.0、210.0、212.0 kg/667m2。3种肥料增加的产量分别为52.00、59.96、49.07 kg/667m2，对比两肥料产量效应可知，两肥料的产量效应大于单一肥料，这再次验证了均衡施肥的重要性。

当产量达到最高点后，随着施肥量的增加，肥料过量，开始出现减产效应。由方程5～7同样可以求得，当肥料的减产效应与增产效应相抵消时N、P2O5、K2O的施用量分别为9.75、8.52、6.03 kg/667m2，分别过量5.03、4.43、3.10 kg/667m2，即超过最高产量时施肥量的106.6%、108.3%、105.8%。由此可知，当施肥量超过最高产量施肥量的一倍左右时，产量的减产效应与增产效应抵消。

从表2中还可以看出，随着施肥量的增加，N的增产效应逐渐降低，增产效应主要集中在前3 kg；P的增产效应递减速率大于N，同样主要集中在前3 kg；K的增产效应递减速率最快，增产效应主要集中在前2 kg。在大豆田施肥时，不仅要注重产量，更应注重施肥效率与投入和产出比例。当土壤中N、P2O5施用量达到3 kg/667m2，K2O施用量达到2 kg/667m2时，应根据土壤实际肥力状况谨慎增加施肥量，尽量利用土壤肥力，以减少肥料投入，增加收益。

3 结论与讨论

通过“3414”肥料试验，对新田县骥村镇乌下村试验田的大豆施肥结果进行分析，得出N、P2O5、K2O的最佳经济施肥量分别为 4.06、3.79、2.39 kg/667m2，最佳产量为212.3 kg/667m2。这个施肥水平低于试验点常用施肥量，表明当地大豆生产普遍存在施肥过量的现象。由肥料报酬递减规律可知，当地的过量施肥并没有增加产量反而导致产量下降，不仅降低了经济效益，而且还造成了不必要的环境污染。因此，新田县大豆生产时应当根据土地肥力状况适当减少肥料施用量，以充分发挥土壤肥料供应能力，进而提高经济效益。

该研究获得的最佳施肥量和最佳产量与前人的研究结果相比有较大差异。究其原因，笔者认为与各试验点的气候、土壤状况、田间管理等有关系，各地均基于自身独有环境条件开展试验，试验结果有较大差异是符合实际情况的。因此，各地的试验结果只能在与其生产条件相似的地区作为参考。

研究肥料产量效应时发现：在两肥料的产量效应中PK和NK两肥料的产量效应最为迅速，且只在施用量≤2 kg时最为有效，施用量超过2 kg后减产效应明显；单肥料产量效应表现为钾肥增产效应最快，但过量后减产效应最为明显。由此可知，钾肥可能是制约新田县大豆生产最关键的肥料因子，该地区土壤可能存在钾肥不足的现象。同时，钾肥的需求量是3种肥料中最少的，稍微过量即可造成明显减产，因此该地区施用钾肥要谨慎，既要保证土壤有足够的钾肥，又不能让钾肥过量。根据计算出的每1 kg肥料的增产效应可知，N和P2O5的增产效应主要集中在前3 kg，钾肥则集中在前2 kg。

大田生产中，合理施肥是关键的增产措施之一。但是应当认识到施肥量只是一方面，充足的施肥量的确可以保证作物正常生长，但是在保证施肥量的情况下，合理的施肥方法也是田间管理中的重要一环。如果施肥不当不仅不能增加产量，反而会造成极大浪费[8-10]。我国地形地貌多样，土壤类型十分复杂，同一施肥方法在不同的气候条件下、不同土壤中可能产生不同的效果[11-12]，在施肥过程中一定要因地制宜，采用合理的施肥方法以减少肥料的浪费。

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（责任编辑：成 平）

Optimal Fertilizer Rate and Effect on Soybean in Xintian

ZHOU Xiao-bin，HE Hui-sheng
（1. Agriculture Committee of Xintian County, Yongzhou 425700, PRC; 2.Xinwei Agricultural Technique Extension Station of Xintian County, Yongzhou 425705, PRC）

In this study, “3414” fertilizer test was used to analyze optimal fertilizer application amounts for soybean field growth in Xintian County. The reasonable fertilizer rate by equation of relation between soybean yield and fertilizing amount was N at 4.06 kg/667m2or 60.90 kg/hm2, P2O5at 3.79 kg/667m2or 56.85 kg/hm2and K2O at 2.39 kg/667m2or 35.85 kg/hm2, and the optimal economic yield was 212.3 kg/66m2or 3 184.5 kg/hm2. The N and P2O5each at 3 kg/667m2or 45 kg/hm2, and K2O at 2 kg/667m2or 30 kg/hm2used in the fi eld performed the best yield-increasing effect. The fertilizer effect of K2O was outstanding and its amount demanded was least in the test site, so it should be used carefully in soybean production.

soybean; fertilizing amount; fertilizer effect; Xintian County

S147.22

：A

：1006-060X（2017）07-0040-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.012

2017-05-10

周晓彬（1968-），男，湖南蓝山县人，高级农艺师，主要从事农业技术推广工作。

何辉生