养分专家系统推荐施肥对新疆玉米产量及经济效益的影响

崔 磊 张 炎 李青军 王金鑫 王 斌 孙九胜 槐国龙

（1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，新疆乌鲁木齐 830091；2.新疆土肥水农业科技工程中心（有限公司），新疆乌鲁木齐 830091）

2013 年，我国化肥用量是世界平均水平的3.7倍。随着化肥用量的增加，肥料利用率降低，对环境造成了负面效应，影响了农业可持续发展。因此，进行养分管理、优化施肥技术对保障国家粮食安全、生态安全具有重要意义。玉米养分专家系统不仅适合于以家庭为主要经营单元的小农户生产体系，而且适合区域和大规模经营农业生产体系，还可以在没有土壤测试条件下使用。该系统的设计考虑了来自土壤、作物残体、有机肥及灌溉水等土壤基础养分的供应，保证氮、磷、钾和其他中微量元素的充足供应，同时避免作物对某种养分的奢侈吸收，减少土壤肥力的耗竭，有效防止因过量施肥导致的潜在环境危险的出现。

1 材料和方法

1.1 试验概况 2015年，试验安排在新疆维吾尔自治区呼图壁县进行，玉米品种为登海3735，生育期灌溉量350 m3/667 m2，分9次滴灌；土壤pH值为8.04，有机质18.47 g/kg，速效氮49.7 mg/kg， 速 效 磷 16.8 mg/kg， 速 效 钾 330.0 mg/kg[1]。一膜2行种植，株距为22 cm，行距60 cm。4月20日播种，9月20日收获。7～10 d灌溉一次，全生育期灌溉10次，每次30 m3，总计 300 m3。

1.2 试验设计 试验设置系统推荐施肥（NE）、农民习惯施肥（FP）、当地推荐施肥（OPT）、不施肥（CK）4个处理。氮肥全部追施，分数次随水滴施，磷肥全部春季基施。氮磷钾肥料分别为尿素、三料磷肥、硫酸钾。各处理施肥量见表1。

表1 呼图壁县推荐施肥量 kg/hm2

1.3 测定方法 干物质和养分测定：在成熟期（8月30日左右）采取玉米样品。每小区取3株长势均匀玉米，将采集的植株按不同器官（茎、叶、穗、芯和穗皮）分开进行烘干、称质量、粉碎，分析植株不同部位氮、磷、钾养分含量[2]。对于成熟期各小区调查玉米株数、穗行数、行粒数和百粒重，采用Excel和SPSS进行统计分析[3]。

理论产量/kg=穗数（穗）×穗粒数（粒）×百粒重（g）×10-5×85%

AE农学效率/（kg/kg）=（NPK全施小区产量-缺肥区产量）/（NPK施肥量-缺肥区施肥量）

2 结果与分析

2.1 玉米干物质累积与分配 由表2可知，CK处理玉米各器官及整株干物质均显著偏低。FP、OPT处理玉米各器官干物质高于NE处理，但籽粒干物质均低于NE。NE、FP、OPT处理玉米籽粒干物质无显著差异，但显著高于CK处理。

表2 呼图壁县玉米干物质分配g/株

2.2 玉米产量构成 玉米产量构成（见表3）中，与CK处理相比，推荐施肥及缺素各处理玉米均显著增产，增长率在32.4%～70.9%。与农户习惯施肥FP处理相比，NE处理 增 产 1 534 kg/hm2， 增 产 率 为 9.74%；OPT 处 理 减 产284 kg/hm2，增长率为-1.84%。与当地推荐施肥OPT处理相比，NE处理增产1 818 kg/hm2，增长率为11.8%。

表3 呼图壁县玉米产量构成

2.3 农学效率 农学效率（AE）即施用单位养分的作物产量增量，AE随着产量反应的增加而增加。通过计算，玉米的氮磷钾农学效率均高于高于20 kg/kg，分别为20.18、28.266、29.55 kg/kg，表明钾肥农学效率最高，其次是磷肥、氮肥，因此该试验地土壤施用钾肥能够获得较高的产量。

2.4 玉米肥料效益分析 根据2015年当地玉米价格、肥料价格计算得出各试验处理产值、肥料成本、收益。如表4所示，NE处理比农户习惯施肥FP增产1 534 kg/hm2，因此增收 3 416 元 /hm2， 即 227.7 元 /667 m2。NE 处 理 每投入1元即可获得5元的收入，当地推荐施肥OPT处理增收则为2.9元/元。由于土壤养分含量丰富，所以农户习惯施肥投入了最高的肥料成本，但其收益并非最高，增收仅2.8元/元，是所有处理中增收最少的。因此，在玉米种植过程中，当土壤养分含量高时，应减少氮磷钾肥料的施用。

3 结论

试验表明，推荐施肥NE、OPT及农户习惯施肥FP处理玉米籽粒干物质显著高于缺素处理，FP、OPT处理玉米各器官干物质高于NE处理，但籽粒干物质均低于NE；与农户习惯施肥FP处理相比，NE增产率为9.7%，与当地推荐施肥OPT处理相比，NE增产率为11.8%，氮素对玉米增产效果的影响显著、稳定，是玉米增产的最重要限制因子；试验中氮磷钾农学效率的平均值分别为20.18、28.266、29.55 kg/kg，钾肥农学效率最高，其次是磷肥、氮肥；NE处理比农户习惯施肥FP处理平均节肥增收180.7元/667 m2，其中平均增收146.7 元 /667 m2，平均节肥 34.0 元 /667 m2。

表4 肥料效益分析