2021年辛集市玉米“3414”肥料试验简报

冯宝俭

（辛集市种子管理站 河北辛集 052360）

辛集市位于山前平原与黑龙港流域交界处，属东部季风区暖温带半湿润大陆性气候，四季分明，寒暑悬殊，种植制度多为小麦、玉米轮作制。为探求高肥力土壤的肥料效应，为辛集市高产夏玉米的科学施肥提供依据，2021年本单位承担了夏玉米“3414”肥料试验。“3414”肥料试验方案吸收了回归最优设计处理少、效率高、信息量大的优点，是国家测土配方施肥工作推荐的试验方案。笔者旨在通过试验获得肥料效应函数、土壤养分丰缺指标等，以较快的速度建立起测土配方施肥专家系统，指导农民科学施肥[1-3]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验地设在辛集市张古庄镇小位村位运川夏玉米田，黄河、滹沱河冲积平原，地势平坦，土质为壤质潮土，土层深厚，肥力较高。土壤pH 8.1，有机质19.3 g/kg，全氮1.158 g/kg，有效磷123.8 mg/kg，速效钾325 mg/kg。石津渠、地下水机井灌溉，水浇条件较好。本地采用“小麦—玉米”一年两熟耕作制度，前茬小麦播种前每亩施用优质鸡粪6 m3左右、湖南农大哥8 kg、三元素复合肥（15∶15∶15）50 kg，小麦拔节期追施尿素20 kg，小麦亩产610 kg。小麦收获后，秸秆机械粉碎全部还田。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计按照“3414”正交设计，N肥、P肥、K肥施量及其组合见表1。

表1 “3414”正交设计N、P、K施肥量及其组合

试验处理随机排列，试验各小区长5 m、宽10 m,小区面积50 m2，小区间观察道1 m，各小区间用大土埝隔开，确保单灌，杜绝串水现象。

1.2.2 田间管理及栽培条件供试玉米品种滑丰8号生育期100 d。2021年6月15日播种，亩播4 800粒。依据夏玉米栽培管理规程和需肥规律，磷、钾肥全部作底肥，氮肥底肥、追肥各半，拔节期追施。不施农家肥。基肥播后按区、按量顺垄撒肥，然后浇水。6月25日喷杀封除草剂，7月20日按区按量追施肥料，然后浇水，7月26日用2.5%高效氟氯氰菊酯乳油30 m L+10%吡虫啉可湿性粉剂30 g除虫一次。10月4日收获。6月15日至10月2日生长期间降水15次，总量197.7 mm，最高温度35℃，最低温度13℃，总积温2 595℃，日照时数651.5 h。共浇2次水，用水量90 m3/亩。

1.2.3 试验调查与观察在玉米生育期内，观察记载玉米大喇叭口期、抽雄期、开花期、籽粒成熟期的株高和叶片数。10月2日成熟收获，收获时按小区单收，分别装入纱网袋中，风干后脱粒计产，折算亩产量。

1.2.4 分析方法用Microsoft E xcel编制的自运算工作簿和Matlab矩阵实验室分析软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理的产量结果

不同肥料处理下的小区玉米试验产量折算为亩产量的结果见表2。

表2 夏玉米“3414”试验产量结果

2.2 氮效应模型及最大施肥量

求取推荐施肥量（P2K2）下氮元素的一元效应方程。用2、3、6、11区的产量结果（表3）求取氮效应模型（图1）。回归分析方程：

表3 氮效应的产量

通过回归分析可得线性回归的系数为0.699 3，拟合系数为0.489 0，调整后的拟合系数为-0.533 0，标准差为78.933 2，F值为0.478 5。说明回归理论值与实际值不完全相符，回归方程式与实际有一定的偏差，并不适合指导当地的实际施肥。试验地的土壤含氮量较高，是造成回归失败的原因。但图1开口向下的抛物线符合肥料报酬递减的规律。计算模型得到的氮肥最大施肥量为5.321 kg/亩，最大产量为698.242 kg/亩。

图1 氮效应图示

2.3 磷效应模型及最大施肥量

求取推荐施肥量（N2K2）下磷元素的一元效应方程。用4、5、6、7区的产量结果（表4）求取磷效应模型（图2）。

由表4磷效应的产量计算得到磷的一元二次回归方程：

表4 磷效应的产量

通过回归分析可得线性回归的系数为0.919 9、拟合系数为0.846 2，调整后的拟合系数为-0.538 6，标准差为33.093 8，F值为2.751 0。说明回归理论值与实际值相符，回归方程式与实际吻合，建立的肥料效应回归模型具有真实性，可以指导实际施肥。图2开口向下的抛物线符合肥料报酬递减的规律。计算模型得到的磷肥最大施肥量为6.673 kg/亩，最大产量为712.751 kg/亩。

图2 磷效应图示

2.4 钾效应模型及最大施肥量

求取推荐施肥量（N2P2）下钾元素的一元效应方程。用8、9、6、10区的产量结果（表5）求取钾效应模型（图3）。

表5 钾效应的产量

图3 钾效应图示

经计算得到钾的一元二次回归方程：

通过回归分析可得:线性回归的系数为0.827 9，拟合系数为0.685 5，调整后的拟合系数为0.056 4，标准差为38.013 2，F值为1.089 6。说明回归理论值与实际值不相符，回归方程式与实际有一定的偏差，不适合指导当地的实际施肥。这可能与试验地土壤含钾量较高及钾在植物体内的存在形式和生理作用有关。图3仍是开口向上的抛物线，不符合肥料报酬递减的规律。计算模型得到的钾肥最小施肥量为4.27 kg/亩，最小产量为696.240 kg/亩。

2.5 三元二次效应方程的建立和应用

用14个区14组合的夏玉米产量结果及施肥量矩阵（表6），求取氮磷钾三元素肥料效应模型。

表6 夏玉米“3414”产量结果及施肥量矩阵

通过表7试验结果得到三元二次回归方程参数，方程：

表7 夏玉米“3414”肥料试验回归分析

通过回归分析可得三元二次方程的回归的系数为0.944 4，拟合系数0.891 8，调整后的拟合系数为0.648 4，标准差为40.070 9，F值为3.664 2。说明回归理论值与实际值相符，回归方程式与实际吻合，建立的肥料效应回归模型具有真实性，可以指导实际施肥。用matlab软件解三元二次方程，氮、磷、钾取值范围在0≤N≤18.0 kg/亩、0≤P2O5≤13.8 kg/亩、0≤K2O≤7.5 kg/亩，得到最大的施肥量分别为0 kg/亩、13.8 kg/亩、0 kg/亩，最大产量为1 224.1 kg/亩。回代验算无误。这显然与生产实际不符，不被接受。目前配方施肥推荐的NPK施肥量分别为18～22 kg/亩、0～4 kg/亩、7～9 kg/亩，代入方程（4），得到产量为870～1 039 kg/亩。

2.6 土壤丰缺状况检验

用1、2、4、6、8区5个组合（也称常规5处理），求缺素区产量占全肥区产量百分率，即相对产量，用以衡量土壤的丰缺状态。可以与土壤养分化验结果互为矫正（表8）。

由表8可知，缺氮区、缺磷区、缺钾区的相对产量分别为96.54%、88.52%、107.88%，表明该试验田为氮素极丰富、磷素丰富、钾素极丰富。与土壤养分化验结果比较土壤养分丰缺指标的结果基本一致。从田间试验结果看，玉米亩产高于720 kg的处理有4个，从高到低依次是N1P2K1亩产795 kg、N2P2K0亩产780 kg、N2P2K3亩产724 kg、N2P2K2亩产723 kg，也诠释了高肥力水平土壤的氮、磷、钾单元素模型的优劣和肥料报酬递减的规律，过量施肥会造成成本的提高与肥料的浪费，为高肥力土壤夏玉米测土配方施肥技术提供参考依据。

表8 土壤养分丰缺状况分析

3 结论

（1）本试验结果求得氮、磷、钾单因素肥料的效应模型分别是：

氮、磷、钾三元素回归模型：

通过回归分析建立氮、磷、钾的一元效应模型和三因素回归模型得出氮、磷、钾取值范围在0≤N≤18 kg/亩、0≤P2O5≤13.8 kg/亩、0≤K2O≤7.5 kg/亩，用matlab软件求得最大施肥量分别为0 kg/亩、13.8 kg/亩、0 kg/亩，理论最大产量为1 224.1kg/亩。用常规5处理计算出氮、磷、钾的相对产量和土壤养分丰缺状态，与土壤养分化验得出的结果一致，可以为高肥力水平农田的科学施肥提供参考依据。

（2）“小麦—玉米”一年两季的秸秆还田栽培模式，秸秆中的养分随即还田及农户大量施入有机粪肥，使得土壤有机质丰富，土壤养分含量提高。另外有益微生物菌群减少了土壤中植物生长必需元素之间的拮抗，提高了作物对所需养分的吸收利用率。但土壤中各种有效养分的数量和比例与所需种植作物的需求相差较大，影响作物各器官的正常生长发育，造成营养生长时期变长，生殖生长时期推迟，植株疯长，结实率提高，抗逆性变弱，最终产量反而下降。测土配方施肥使作物生育期所需氮、磷、钾比例趋于平衡，且能满足需求，改善作物生长发育，从而有利于产量的形成。试验采用“3414”试验设计方案，具有处理少、效率高、信息量大的优点，符合肥料试验的专业要求和实际需求。综合试验结果和当地田间实际肥料现状，建议以N0P3K0为基础，同时结合土壤养分测定、作物品种特性等因素综合分析，确定最佳的施肥方案，最大限度地提高肥料利用率。

2022年国审小麦新品种