杜锦+曹高燚+赵飞+苏东伟+向春阳

摘要： 研究玉米产量在不同氮、磷、钾肥配施下的表现，探讨玉米高产节肥的适宜氮、磷、钾肥施用量，对提高玉米产量有重要的意义。选用春玉米中单509为试验材料，氮、磷、钾肥各设置5个施用水平，采用3因素5水平二次回归正交旋转组合设计试验，测定玉米产量。结果表明，不施钾肥条件下，当施用的纯氮量为123.00 kg/hm2、纯磷量为 87.00 kg/hm2 时，产量最高；不施磷肥条件下，当施用的纯氮量为128.00 kg/hm2、纯钾量为82.50 kg/hm2时，产量最高；不施氮肥条件下，当施用的纯磷量为73.00 kg/hm2、纯钾量为69.50 kg/hm2时，产量最高。施纯氮量为 114.65 kg/hm2、施纯磷量为 73.03 kg/hm2、施纯钾量为60.95 kg/hm2时，产量最高，为10 363.13 kg/hm2。其中，氮肥施用量对中单509产量影响最大，其次是钾肥施用量。说明氮、磷、钾肥对玉米产量的影响存在互作效应，增施适量的氮、磷、钾肥有利于玉米产量的提高。

关键词： 玉米；氮肥；磷肥；钾肥；产量

中图分类号： S513.06 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）22-0061-03

玉米作为我国的主要粮饲作物，在国民经济发展中占有重要的地位。氮素是影响玉米产量形成的重要元素之一 ，施用适量的氮肥能得到较高的玉米产量[3]；虽然施氮肥能显著提高玉米籽粒的产量[4]，但施氮量必须适量，研究表明，玉米籽粒产量与氮肥施用量呈单峰曲线方程的关系，在一定范围内，随着氮肥施用量的增加，玉米产量逐渐增加，当氮肥增加到一定量时，玉米产量开始呈下降趋势[5-6]。磷素也是影响玉米产量的重要元素之一，施用磷肥对玉米产量的提高具有明显的促进效果[7]。在施氮的基础上，配施磷、钾肥，对玉米产量的提高具有明显的促进效果，玉米产量随着磷肥施用量的增加而提高，且达到显著差异水平[8]。随着磷肥施用量的增加，玉米的百粒质量增加，从而提高玉米籽粒产量[9]。目前关于施用磷肥提高玉米产量的研究已有很多报道[10-11]。施钾量对玉米的产量也有很大的影响[12]。施用钾肥可促进玉米对养分的吸收，提高玉米的籽粒产量，但过量施用钾肥会明显降低经济效益[13-15]。氮磷钾配施对玉米产量有较大的影响[1]，目前在这方面的研究较少，主要是由于不同玉米品种对氮、磷、钾肥的响应不同，而关于天津主推玉米品种中单509氮、磷、钾肥的配施研究尚未见报道。因此，本研究以中单509为材料，探讨不同氮、磷、钾肥配施处理对玉米产量的影响，为天津地区春玉米中单509氮、磷、钾肥的合理施用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为春玉米中单509，施用肥料为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、氯化钾（含K2O 60%）。试验地点在天津市静海县良种场，供试土壤为潮土，0～20 cm土层的基本化学性质为：有机质含量31.32 g/kg，碱解氮含量 174.00 mg/kg，全磷含量1.17 g/kg，有效磷含量5.47 mg/kg，有效钾含量19.73 mg/kg，pH值为8.2。

1.2 试验方法

采用3因素5水平的二次回归正交旋转组合设计试验，共设23个处理，3次重复，小区采用完全随机排列，水平编码值和施肥量见表1。氮肥以基肥（50%，开沟施入）和大喇叭口期追肥（50%，穴施）的形式分2次施入，磷肥和钾肥均以基肥方式一次开沟施入，穴施深度和沟施深度均为10 cm左右。每个小区种10行，行长6 m，行距55 cm，株距28 cm。2015年5月4日进行播种，田间管理同一般生产。

1.3 测定项目与方法

在成熟期每个小区取中间3行测定玉米产量，然后推算产量。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2010軟件分析数据，SAS 8.1软件进行回归分析并建构模型、制作响应面图。

2 结果与分析

2.1 中单509产量回归模型的分析

小区平均产量（y）见表2，通过分析，得到施用的纯氮量、纯磷量和纯钾量与产量的回归分析模型，具体如下：

y=3 306.500+27.156x1+109.363x2+59.137x3-0199x12-0.733x22-0.464x32+0.153x1x2+0.144x1x3-0.389x2x3。

对方程进行显著性检验可得，总的回归复相关系数R=0848，F值为3.70，P值为0.016 5<0.05，达到显著水平；确定系数为R2=0.7191，可以利用此方程进一步分析施肥量与产量的相关性。根据回归模型得出，施用纯氮量为 114.65 kg/hm2、纯磷量为73.03 kg/hm2、纯钾量为 60.95 kg/hm2 时，产量达到最大，为10 363.13 kg/hm2。

2.2 单因素对中单509产量的效应分析

如将回归模型的任意2个变量设为0水平，即可得3个变量中1个变量的回归子模型。各单因素的回归方程如下：

氮素：y1=3 306.500+27.156x1-0.199x12；磷素：y2=3 306.500+109.363x2-0.733x22；钾素：y3=3 306.500+59137x3-0.464x32，分别将±1.682、±1、0共5个水平代入子模型回归方程，可得到单因素影响中单509产量（y1、y2、y3）的效应曲线（图1）。

由图1可以看出，氮肥、磷肥和钾肥施用量与产量的关系相似，都表现出二次曲线的变化关系。纯氮施用量在 45.00～68.23 kg/hm2时，中单509的产量随着施氮量的增加而增加，纯氮量在68.23～225.00 kg/hm2时，中单509的产量随着氮肥施用量的增加而减少，即纯氮量为68.23 kg/hm2时，中单509的产量达到最大。同样，纯磷量在 74.60 kg/hm2 和纯钾量在63.73 kg/hm2时，中单509的产量达到最大，磷肥和钾肥对产量的影响规律与氮肥相似。

通过图1和子模型的分析可知，当氮肥、磷肥、钾肥施用量低时，中单509的增产效应明显，达到最大值后，继续增加施肥量，则会导致中单509产量的下降。

2.3 双因素对中单509产量的交互效应

2.3.1 氮、磷肥对中单509产量的互作

钾肥固定在0水平时，可得氮、磷肥施用量对中单509产量影响的子模型（式1）。根据方程可得氮肥和磷肥对中单509产量的互作效应值。

y（1，2）=3 306.500+27.156x1+109.363x2-0.199x12-0733x22+0.153x1x2。[JY]（1）

将2个因素的水平编码值±1.682、±1、0代入以上子模型，可得到氮、磷肥施用量对中单509产量影响的交互效应响应面图。

从图2可以看出，施用的纯氮量在45.00～225.00 kg/hm2、纯磷量在15.00～135.00 kg/hm2范围内时，中单509的产量随着氮素、磷素施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势。当施用的纯氮量为123.00 kg/hm2、纯磷量为87.00 kg/hm2时，产量达到最大，为7327.19 kg/hm2。

2.3.2 氮、钾肥对中单509产量的互作 磷肥固定在0水平时，可得氮、钾肥施用量对中单509产量影响的子模型（式2）。

y（1，3）=3 306.500+27.156x1+59.137x3-0.199x12-0464x32+0.144x1x3。（2）

将2个因素的水平编码值±1.682、±1、0代入以上子模型，可得到氮、钾肥施用量对中单509产量影响的交互效应响应面图。

从氮肥和钾肥施用量对中单509产量影响的交互效应响应面图（图3）可以得出，施用的纯氮量在45.00～225.00 kg/hm2、纯钾量在22.50～112.50 kg/hm2范围内时，中单509的产量随着氮肥、钾肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势。当施用的纯氮量为128.00 kg/hm2、纯钾量为82.50 kg/hm2时，产量达到最大，为6 944.19 kg/hm2。

2.3.3 磷、钾肥对中单509产量的互作

氮肥固定在0水平时，可得磷、钾肥施用量对中单509产量影响的子模型（式3）。

y（2，3）=3 306.500+109.363x2+59.137x3-0.733x22-0464x32-0.389x2x3 。（3）

将2个因素的水平编码值±1.682、±1、0代入以上子模型，可得到磷、钾肥施用量对中单509产量影响的交互效应响应面图。

从磷肥和钾肥对中单509产量的交互效应响应面图（图4）可以得出，当施用的纯磷量在15.00～135.00 kg/hm2、纯钾量在22.50～112.50 kg/hm2范围内时，中单509的产量随着磷素、钾素施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势。当施用的纯磷量为73.00 kg/hm2、纯钾量为69.50 kg/hm2时，产量达到最大，为7934.24 kg/hm2。

3 讨论与结论

氮素是作物体内蛋白质的重要组成成分，也是作物的必需营养元素，随着施氮量的增加，玉米产量和百粒质量都呈先升高后下降的变化趋势，且呈单峰曲线变化[16]。磷素也是作物的必需营养元素，随着施磷量的增加，玉米产量也有增加的趋势[17-19]。随着施钾量的增加，玉米产量也呈先升高后降低的变化趋势，且呈单峰曲线变化，增施一定量的钾肥后，玉米产量剧增，继续增施钾肥会导致产量降低[20]，这些结果和本试验结果一致。本试验结果表明，在单一氮、磷、钾肥的施用下，玉米产量均是在一定范圍内随着施肥量的增加而增加，超过此范围后继续增加施肥量，玉米产量反而降低。

在施用氮素、磷素的条件下，配施钾素，有利于增加玉米产量[21]。氮、磷、钾肥配施较单施某一种肥料增产效果好[22]，氮、磷、钾营养平衡施用能显著增加玉米产量[23]，这些结果也与本试验结果一致。本试验对不同氮、磷、钾肥配施比例对玉米产量的影响进行单、双因素分析，结果表明，单因素施肥对玉米产量的影响表现为氮肥>钾肥>磷肥；双因素施肥对玉米产量的影响表现为氮磷肥>磷钾肥>氮钾肥，说明氮肥对玉米产量的影响最大，同施3种肥料中的任意2种均可相互促进玉米对肥料的吸收，进而提高产量。本研究通过二次回归正交旋转组合设计试验，并进行模拟、寻优，得出回归方程。回归方程的拟合性很好，通过方程得到了氮、磷、钾配施提高中单509产量的优良方案，当施用的纯氮量为11465 kg/hm2、纯磷量为73.03 kg/hm2、纯钾量为 60.95 kg/hm2 时，春玉米中单509的产量达到最高值，为 10 363.13 kg/hm2，可作为实际应用的良好方案。

为增加玉米产量，盲目加大氮肥、磷肥和钾肥的投入是不科学的，生产中一定要结合土壤和品种类型合理地配施氮、磷、钾肥，这样不仅能减少肥料的浪费、降低农民的种地成本，而且能减轻肥料对环境造成的污染。

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