潜江市春玉米不同氮肥施用量效应试验结果分析

吴家琼 刘克芝 董华兵 付 勇

（1.潜江市土壤肥料工作站 湖北潜江 433199； 2.潜江市竹根滩镇农技服务中心 湖北潜江 433199）

潜江市地处江汉平原腹地，是湖北省主要的鱼米之乡，是全国稻虾种养发起基地，誉为中国虾都，名扬海内外。为合理调整农业种植结构，配合稻虾种养，合理节约农业用水，在调减棉花种植面积的情况下，近些年大力发展了粮饲兼用的旱作物玉米的种植，近年种植面积近2 700hm2。为摸清我市玉米作物三要素（氮、磷、钾）肥料养分与作物产量效应关系，在国家耕地质量保护与化肥减量增效补贴项目支持下，我站在有代表性的玉米种植区进行了春玉米不同氮肥施用量效应试验[1-4]。初步弄清了我市春玉米作物产量与氮要素肥料养分的效应关系，得出了所试区域春玉米作物的氮肥推荐施用量，为促进肥料养分的合理平衡施用和减肥增效提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验田块基本情况

试验地点选定在潜江市竹根滩镇朱湖村方云种养殖专业合作社大白菜-玉米种植田块进行。田块总面积13 334m2，代表区域面积30hm2。区域常年降雨量1 510mm，无霜期252d，全年平均气温18.2℃。供试田块土壤为砂土型灰潮土，土壤质地为沙壤，地势平坦、土壤肥力均匀。试验前采集耕层土样并按常规法测试，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为20.45g·kg-1、68mg·kg-1、21.2mg·kg-1、58mg·kg-1，pH 值为 7.7，肥力中等偏低。前作为大白菜，常年每hm2施用51%复合肥1 125kg，产量90t左右。供试作物为玉米，品种为蠡玉16，常年每hm2施用45%复合肥750kg，产量9t左右。供试肥料采用普钙、尿素和氯化钾等普通肥料。

1.2 试验处理设计

参考“3414”肥效试验设计[5-6]，试验设6个处理。各处理分别为：①N0P0K0、②N6P0K0、③N12P0K0、④N18P0K0、⑤N24P0K0和⑥N12P5.4K4.8（下标“0”表示不施该养分肥料，数字为该养分施用量kg/667m2）。按丰缺指标法[7-8]依据所试各田块土壤有效养分测试值和初步制定的区域玉米作物施肥指标体系，确定所试田块氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）肥料养分的推荐施肥量分别为12、5.4、4.8kg/667m2。另各处理小区每667m2施用一水硫酸锌0.5kg。

试验小区面积50m2，设3次重复，小区随机区组排列。各小区间开沟隔离，四周设保护行。氮肥（46%的尿素）分三次施用，即基施（播种前）、苗期和大喇叭口期追施，比例按 6：2：2；磷肥（12%的过磷酸钙）播种前一次基施；钾肥（60%的氯化钾）作基肥和大喇叭口期追肥两次施用，比例按6：4。各处理小区除施肥不同外，其它病虫防治等田间管理均按当地习惯一致进行。

1.3 试验实施与管理

试验田块于2019年3月24日耕田整地，开沟划定小区，3月28日按各小区所施用肥料均匀条施覆土，3月30日定行定株人工点播，行距55.7cm，株距33cm，小区基本密度272穴/50m2，4月8日齐苗，4月26日～5月6日移栽补苗，确保各小区总苗数一致。4月24日和5月23日各小区分别条沟追施所施肥料。试验期间降雨基本正常，无灾害性气候发生。各小区人工划锄和病虫害防治均一致进行。5月8日～6月15日各小区定株10株调查相关植株生育性状，8月2日取样考种，8月6日按小区实收玉米产量。

2 试验结果与分析

2.1 不同施肥处理对玉米生育性状的影响

各处理小区各次定株调查10株，5月8日（苗期）和6月2日（拔节期）调查基本苗、株高、叶片数，孕穗期6月12日和6月15日调查抽雄率，成熟期8月2日调查与取样考种产量因素等结果见下表1和表2。可见，在磷、钾养分均不施的情况下，处理1～5，平均成株数基本一致，各处理间株高、叶片数、抽雄率则存在一定的差异，但没有表现一致的增减趋势；平均有效穗数最高的是处理4，每穗总粒数和每穗实粒数最高的是处理2，结实率彼此相差不大，百粒重最高的是处理3，再增加施氮量至24kg/667m2则均相对下降或减少；施氮量与理论产量则表现较为理想的“抛物线”趋势。各处理间玉米生育性状均以处理1氮磷钾均不施表现最差，处理6氮磷钾全施相对表现最佳。

表1 不同施肥处理玉米生育性状调查结果

2.2 不同施肥处理对玉米籽粒产量的影响

8月6日按小区实收玉米籽粒产量结果见表3。可见处理1氮磷钾均不施产量最低，处理6氮磷钾全施产量最高。处理2～处理6各处理相比处理 1 增产量分别为 47.7、61.8、68.4、27.4 和87.3kg/667m2，增产率分别为 7.1、9.2、10.1、4.1 和13.0%。方差分析结果表明，各处理间产量差异总体达极显著水平（见表4）。进一步进行LSD显著性检验，处理6和处理4相比处理1和处理5间产量差异达极显著水平，处理6相比处理2间产量差异达显著水平，处理2、3、4相比处理1产量差异达显著水平，其它差异不显著（见表5）。处理6相对处理3，在等量施用氮养分并配施磷钾养分的情况下，每667m2增产25.6kg，增产率较低,仅3.5%，且产量差异不显著。在磷、钾肥料养分均不施的情况下，仅施氮处理2～处理5相对处理1，氮肥养分效应（肥料养分农学效率或肥料养分偏生产力,即单位养分施用量的作物产量的增产量）分别为17.7、11.4、8.4和2.5kg/kg,表现为随施氮量的增加而逐步下降的趋势（见表3）。

表4 不同处理间产量差异方差分析结果

表5 不同处理间产量差异LSD检验结果

2.3 不同施氮量与玉米籽粒产量的函数效应关系与预测分析

用处理1～5各处理施氮量与玉米产量数据，按“Y=aX2+bX+c”一元二次回归模型，进行回归分析，拟合玉米籽粒产量（Y）与氮因子养分（X）施用量的一元二次效应方程和绘制曲线图结果见图1。可见，在磷、钾养分均不施的情况下，所拟合的效应方程为正常的效应方程，二次项系数小于零，所绘制曲线为正常的“抛物线”，表现为理想的趋势关系，即作物产量在达到较高产量之前，产量随施肥量增加而增加，在达到较高产量之后，产量随施肥量增加而下降，与“报酬递减律”相符。对所拟合效应方程产量与氮养分施用量的相关关系进行显著性分析，未达到显著水平，决定系数仅为0.9735。

依据所拟合一元二次效应方程，按最大边际效应求取偏导函数。按b+2aX=0方程计算，预测最高氮养分施用量为13.7kg/667m2，最高产量为742.4kg/667m2；按 b+2aX=Px/Py（Px 为氮养分单价=4.63元/kg，Py为玉米籽粒单价=1.9元/kg）方程计算，预测最佳氮养分施用量为10.4kg/667m2，最佳产量为738.3kg/667m2。

图1 氮肥效应试验一元二次回归曲线

2.4 不同施肥处理经济效益分析

仅考虑不同施肥处理不同肥料投入的情况下，测算各处理的经济效益结果见下表6。可见，处理2～处理6各处理新增产值分别为90.6、117.4、129.9、52.1 和 165.9 元/667m2，新增肥料投入 分 别 为 27.8、55.6、83.3、111.1 和 114.9 元/667m2，产投比（新增产值与新增投入比）分别为3.26、2.11、1.56、0.47 和 1.44，新增纯收入分别为62.8、61.8、46.5、-59.0 和 51 元/667m2。处理 2 和处理3产投比大于2，投肥增效明显。在磷、钾肥料养分均不施的情况下，产投比处理2＞处理3＞处理4，新增纯收入则处理4＞处理3＞处理2，处理5则表现为负效益，亏损59元/667m2。处理6相对处理3，在等量施用氮养分并配施磷钾养分的情况下，产投比小于1，为负效益，说明所试田块氮是影响玉米产量和效益的关键因素。

表6 不同施肥处理经济效益分析结果

3 试验结论

综合以上分析，本试验结论如下：

3.1 所试区域田块，仅施氮肥养分6kg～24kg/667m2和氮磷钾养分（12-5.4-4.8）全施，玉米植株均能正常生长发育，且均具有一定的增产增收效果。相对氮磷钾养分均不施，玉米籽粒增产量27.4kg～87.3kg/667m2，增产率 4.1%～13.0%，新增产值52.1元～165.9元/667m2，以氮磷钾养分全施的增产量、增产率和增产值为最高，但产投比和纯收入则相对较低。在磷钾均不施情况下，以仅施氮养分6.0kg/667m2的产投比和纯收入相对最高。

3.2 在磷、钾肥料养分均不施的情况下，每667m2分别仅施氮 6kg、12kg、18kg、24kg 各处理相对氮磷钾均不施处理，氮肥养分效应分别为17.7kg、11.4kg、8.4kg 和 2.5kg/kg，表现为随施氮量的增加而逐步下降的趋势。过量施氮18kg～24kg/667m2，养分效应降低或为负效益。

3.3 在磷、钾肥料养分均不施仅施氮养分的情况下，能正常拟合玉米籽粒产量（Y）与磷因子养分（X）施用量的一元二次效应方程和绘制“抛物线”曲线，与“报酬递减律”相符。应用效应方程预测最佳氮养分施用量为10.4kg/667m2，最佳产量为738.3kg/667m2。

3.4 在磷、钾肥料养分均不施仅施氮养分的情况下，氮养分施用量以6kg～10.4kg/667m2为宜。尽管土壤氮养分较为缺乏，但也不宜过量施用。不过生产中多是氮磷钾三要素养分配合施用，在一定磷钾养分施用的情况下，进行不同氮肥养分用量试验将更有生产指导意义。