王红军，张静，皇甫自起，张慎举，郭振升，詹玉

（商丘职业技术学院，河南商丘476005）

夏玉米超高产栽培施肥效应及推荐施肥量研究

王红军，张静，皇甫自起，张慎举，郭振升，詹玉

（商丘职业技术学院，河南商丘476005）

利用“3414”肥料效应试验，研究了玉米超高产栽培肥料效应及推荐施肥量。结果表明：最佳经济产量，一元二次方程略高于三元二次方程（0.48%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.05%）；最佳经济产量施肥量，一元二次方程略高于三元二次方程（1.62%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.23%）；产投比一元二次方程略低于三元二次方程（0.7%），二元二次方程略高于三元二次方程（2.17%）。因此，可以采用3类7种效应函数求解得到的氮、磷、钾最佳经济产量施肥量的平均值作为推荐施肥量：即氮（N）300.80 kg/hm2、磷（P2O5）186.13 kg/hm2、钾（K2O）218.97 kg/hm2。可获得最佳经济产量14028.0 kg/hm2，产投比为8.27。NPK互作效应最高，NP、NK、PK均为正互作，互作效应NP＞NK＞PK。单元素的增产效果是氮＞磷＞钾。

玉米；“3414”试验；肥料效应；施肥量

0　引言

“3414”肥料效应试验可以建立三元二次、二元二次和一元二次肥料效应回归方程，通过肥料效应方程分析，可以得出适合本地区的最佳施肥量［1-3］。随着农业部测土配方施肥项目的持续实施，不同生态区类型区在玉米上进行了大量“3414”试验［4-6］，超高产栽培（13000 kg/hm2）条件下的“3414”肥料效应试验，春玉米报道较多［7-9］，而夏玉米鲜见报道。为此，笔者采用“3414”肥料效应试验方案，进行了夏玉米超高产栽培施肥效应及推荐施肥量研究。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试品种为‘登海605’（审定编号：国审玉2010009）。试验肥料为尿素（N 46%）、氯化钾（K2O 60%）、过磷酸钙（P2O512%）。

1.2试验地土壤肥力

试验于2015年在商丘职业技术学院生物工程系试验基点进行。土壤类型为潮土，土质为壤土。耕层（0～20 cm）土壤主要养分含量分别为：有机质17.2 g/kg，全氮（N）0.93 g/kg，碱解氮（N）81.5 mg/kg，有效磷（P2O5）19.7 mg/kg，速效钾（K2O）139.2 mg/kg。

1.3试验设计

采取“3414”完全试验设计方案，共设14个处理，各处理用肥量见表1。试验小区面积为30 m2，随机区组排列，不设重复，四周设保护行。表1为玉米全生育期施肥量，除小麦秸秆还田外不施有机肥，全部磷肥、钾肥及30%的氮肥于定苗后（6月24日）施入，50%的氮肥在玉米大喇叭口期（7月21日）施入，20%的氮肥在吐丝期（8月13日）施入。

1.4试验实施及统计分析

每小区穴播5行玉米，留苗密度为89190株/hm2。6月9日采用玉米免耕精量播种机播种。各处理除施肥不同外，其他管理同一般高产攻关田。采用Excel 2010和测土配方施肥软件进行数据分析，采用Mathematica 9.0制图。

表1　玉米“3414”完全试验设计方案用肥量

2　结果与分析

2.1不同施肥处理对玉米经济效益的影响

不同施肥处理对玉米生产经济效益的影响见表2。通过表2对各施肥处理增产效益分析，配方施肥与不施肥（对照）比较，配方施肥的肥料投入405.0～810.0 kg/hm2，增加投入2052.0～4144.5元/hm2，增产2033.7～4790.9kg/hm2，效益增加1849.8～6613.9元/hm2。其中，处理6经济效益增加量最大，为6613.9元/hm2；处理11次之，为5269.9元/hm2。结果表明，玉米配方施肥增产效果显著，经济效益增加显著。

2.2不同施肥处理对玉米产量的影响

由表2可以看出，不同的配方施肥处理玉米产量均高于CK，其中处理6增加50.33%，而处理2（缺氮）、处理4（缺磷）、处理8（缺钾）产量相对较低，平均比CK增加22.38%。上述结果表明，玉米对氮素较为敏感，缺氮时，磷、钾肥肥效作用较小，处理2中虽磷、钾肥充足，但由于缺氮，产量依然很低，与CK相比，仅增加21.36%。缺磷、缺钾同样影响到玉米的生长发育，缺磷对产量影响相对较大。在氮、磷营养较充足时，施钾可优化农艺性状的多数指标，增强抗病虫和抗倒能力，促进增产增收。

2.3肥料效应方程建立与推荐施肥量分析

经回归分析，分别建立一元二次、二元二次和三元二次肥料效应方程，由方程求解极值，得出N、P2O5、K2O的最佳经济施用量和最高产量施用量。

2.3.1三元二次肥料效应方程氮磷钾三元素效应方程为：y=9551.8948+8.0326N-0.0217N2+15.3767P-0.0549P2+8.4662K-0.033K2+0.0127NP+0.0197NK+ 0.0181PK（R2=0.98，F=18.45）。方程符合肥料报酬递减律（二次项前系数为负值，一次项前系数为正值），F检验极显著，表明方程拟合成功［10］，属于典型肥料效应函数［11］。二次项N2、P2、K2的系数均为负数，呈开口向下的抛物线变化，表明在设计范围内氮、磷、钾三因素均存在一个最高值，过量投入不仅会引起产量的降低，同时造成肥料的浪费。

用当年的肥料和玉米价格，解方程得到的最高产量及其施肥量、最佳经济产量及其施肥量见表3。

2.3.2二元二次肥料效应方程通过处理1～7、11、12可以建立以K2水平为基础的氮磷二元二次肥料效应方程；通过处理1～3、6、8～11、13可以建立以P2水平为基础的氮、钾二元二次肥料效应函数方程；通过处理1、4～10、14可以建立以N2水平为基础的磷钾二元二次肥料效应函数方程［7］。

表2　不同施肥处理对玉米产量及经济效益的影响

氮磷：y=9563.8+13.2944N+20.6904P-0.0223 N2-0.0562 P2+0.0104 NP（R2=0.9791，F=28.071，Sig= 0.0101）。

氮钾：y=9590.9845+14.2925N+16.5076 K-0.0241 N2-0.0365 K2+0.007 NK（R2=0.9748，F=23.096，Sig=0.0134）。

磷钾：y=9575.744+22.2799 P+16.5816 K-0.0583 P2-0.0352 K2+0.0079 PK（R2=0.9770，F=25.528，Sig= 0.0116）。

由二元二次方程计算出的最高产量及其施肥量与最佳经济产量及其施肥量见表3。

2.3.3一元二次肥料效应方程通过处理1～4、6可以建立氮肥一元二次肥料效应函数方程；通过处理1、4～7可以建立磷肥一元二次肥料效应函数方程；通过处理1、8～10、6可以建立钾肥一元二次肥料效应函数方程［7］。

表3　不同肥料效应函数得出的最高产量施肥量

氮肥：y=-0.022x2+15.53x+11446，R2=0.950。

磷肥：y=-0.057x2+24.07x+11507，R2=0.944。

钾肥：y=-0.034x2+18.18x+11678，R2=0.941。

由一元二次方程计算出的最高产量及其施肥量与最佳经济产量及其施肥量［12］见表3。

由表3可以算出：最佳经济产量，一元二次方程略高于三元二次方程（0.48%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.05%）；最佳经济产量施肥量，一元二次方程略高于三元二次方程（1.62%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.23%）；产投比，一元二次方程略低于三元二次方程（0.7%），二元二次方程略高于三元二次方程（2.17%）。因此，上述3类7种效应函数求解得到的氮磷钾最佳经济产量施肥量的平均值可作为推荐施肥量：即氮（N）300.80 kg/hm2、磷（P2O5）186.13 kg/hm2、钾（K2O）218.97 kg/hm2。可获得最佳经济产量14028.0 kg/hm2，产投比为8.27。

2.4肥料互作效应分析

根据表2可以算出，NPK的互作效应最高，比不施肥处理增产50.33%，其次是NP、NK的互作效应，比不施肥处理分别增产23.76%和22.01%。PK的互作效应最低，增产率为21.36%。无肥区产量（处理1）为全肥区产量的66.52%（相对产量），说明在本试验肥力水平下，肥料对产量的贡献率只有33.48%；缺N区（处理2）产量为全肥区产量的80.73%，说明在本试验肥力水平下，氮肥对产量的贡献率达19.27%；缺磷区（处理4）产量为全肥区产量的81.16%，说明在本试验肥力水平下，磷肥对产量的贡献率为18.84%；缺钾区（处理4）产量为全肥区产量的82.32%，说明在本试验肥力水平下，钾肥对产量的贡献率为17.68%。根据上述计算结果可知：缺钾（处理8）的相对产量＞缺磷（处理4）的相对产量＞缺氮（处理2）的相对产量。说明在该试验条件下，氮磷钾三要素都有显著的增产效果，氮肥增产效果最好，其次为磷肥，钾肥最低，但氮磷钾三要素对玉米产量的影响差异不显著，说明在该试验条件下氮磷钾对玉米产量的影响处于同等重要地位。

利用Mathematica9.0软件对上述二元二次肥料互作效应方程绘图，可得到NP、NK、PK双因素互作效应图（图1）。由图1可见，3种互作效应图均为开口向下的抛物面，说明各种互作效应，肥料施用量都存在一个适宜的幅度，玉米产量随着氮磷、氮钾、磷钾施用量的增加而提高，表现出显著的正交互效应，交互促进作用明显，各交互作用在过量施肥时玉米产量均明显降低。

3　结论与讨论

最佳经济产量，一元二次方程略高于三元二次方程（0.48%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.05%）；最佳经济产量施肥量，一元二次方程略高于三元二次方程（1.62%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.23%）；产投比，一元二次方程略低于三元二次方程（0.7%），二元二次方程略高于三元二次方程（2.17%）。因此，上述3类7种效应函数求解得到的氮、磷、钾最佳经济产量施肥量的平均值可作为推荐施肥量。这与王国栋等［9］“采用3类7种效应函数最高产量施肥量平均值作为推荐施肥量”的研究结论相同或相似，而与战秀梅等［7］“通过3类7种效应函数分析以三元二次肥料效应函数的最佳经济产量施肥量作为推荐施肥量”的研究结论则不同。

图1　NP、NK、PK互作效应曲面图

根据肥料效应模型分析得出，NPK三元素互作效应明显大于NP、NK、PK任一两元素互作；NP、NK、PK均为正互作［2］，互作效应对产量的影响效果NP＞NK＞PK，这与胡胜勇等［3，9］的结论相同，与余佳［13］的结论（NK＞NP＞PK）不同。单元素的增产效果是N＞P2O5＞K2O，这与张杰等［2-3，6，13-14］诸多研究得出的结论一致，与梁改梅等［8-9］（N＞K2O＞P2O5）、毕生斌等［15］（P2O5＞N＞K2O）的结论不同。

通过一元二次、二元二次和三元二次回归方程和化肥、玉米价格，得出最佳经济施氮量为300.80 kg/hm2；最佳经济施磷（P2O5）量为186.13 kg/hm2；最佳经济施钾量为218.97 kg/hm2，最佳经济产量为14028.02 kg/hm2，该经济技术指标，与国内春玉米生态类型区有关研究结果还是有一定差异的。例如张杰等［2］推荐春玉米最佳经济产量15724.67kg/hm2的施肥量为N 290.15 kg/hm2、P2O5149.62 kg/hm2、K2O 100.15 kg/hm2；战秀梅等［7］推荐春玉米最佳经济产量13241 kg/hm2的施肥量为N 162.8 kg/hm2、P2O5112.7 kg/hm2、K2O 149.7 kg/hm2；梁改梅等［8］推荐春玉米最佳经济产量14573.85 kg/hm2的施肥量为N 271.65 kg/hm2、P2O592.7 kg/hm2、K2O 113.7 kg/hm2。说明在不同的生产、生态及技术条件下，为实现玉米超高产栽培目标，确定玉米推荐施肥量不能一概而论。

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Fertilizer Effect and Recommended Application Amount on Super-high-yield Summer Maize

Wang Hongjun，Zhang Jing，Huangfu Ziqi，Zhang Shenju，Guo Zhensheng，Zhan Yu
（Shangqiu Polytechnic，Shangqiu 476005，Henan，China）

The fertilizer effect and recommended application amount on super-high-yield summer maize were studied by“3414”fertilizer effect experiment.The results showed that the optimum economic output fitted by quadratic equation with one unknown was higher than that of ternary quadratic equation（0.48%），binary quadratic equation was slightly lower than that of ternary quadratic equation（-0.05%）；application amount of optimum economic yield fitted by quadratic equation with one unknown was higher than that of ternary quadratic equation（1.62%），binary quadratic equation was slightly lower than that of ternary quadratic equation（-0.23%）；output-input ratio fitted by quadratic equation with one unknown was slightly lower than that of ternary quadratic equation（0.7%），binary quadratic equation was slightly higher than that of ternary quadratic equation（2.17%）.Therefore，the NPK average application value with optimum economic yield could be obtained from 3 categories 7 kinds of effect functions，which were N 300.80 kg/hm2，P2O5186.13 kg/hm2and K2O 218.97 kg/hm2.Then，the best economic yield of 14028.0 kg/hm2and output-input ratio of 8.27 were obtained.The interaction effect of NPK was the highest，NP，NK and PK were all positive interactions，which followed the order of NP＞NK＞PK.Yield-increasing effect of single element followed the order of N＞P＞K.

Maize；“3414”Test；Fertilizer Effect；Fertilizer Application Amount

S513，S147

A论文编号：cjas16060002

河南省重点科技攻关计划项目“豫东平原区小麦玉米两熟农艺农机配套技术研究与应用”（142102110024）；河南省高等学校重点科研项目“小麦玉米超高产栽培技术研究与应用”（16A210038）；商丘市科技发展计划项目“小麦玉米连作亩产1500公斤栽培技术研究与示范”（20125002）；

王红军，男，1969年出生，河南商丘人，副教授，主要从事作物栽培方面的教学与研究工作。通信地址：476005河南省商丘市神火大道南段566号商丘职业技术学院生物工程系，Tel：0370-3182085，E-mail：whj3261@163.com。

张慎举，男，1955年出生，河南睢县人，教授，主要从事植物营养及作物栽培技术方面的教学与科研工作。通信地址：476005河南省商丘市神火大道南段566号商丘职业技术学院，Tel：13837081256，E-mail：13837081256@163.com。

2016-06-01，

2016-08-03。