邓州市农业技术推广中心 杨晋

邓州市农业技术推广中心为验证氮肥因子在玉米生产上的应用增产效果，通过本次田间试验示范，建立玉米施肥数学模型，探索其最佳氮肥施用量，结合当地农业实际合理配比，为精准精量施肥和精细农业的发展提供科学依据。

一、材料与方法

试验于2018 年5 月安排在邓州市汲滩镇孙庄村。供试土壤为砂姜黑土，质地黏土，肥力中等，地力均匀，排灌条件较好，便于管理。耕层深度20 cm，耕层土壤基础养分：土壤有机质15.3 g/kg，全氮1.02 g/kg，有效磷（P2O5）14.9 mg/kg，速效钾（K2O）132 mg/kg。试验地为一年两熟制，种植模式为小麦—玉米轮作。

（一）供试肥料

氮肥选择含量为46%的大颗粒尿素，磷肥选择含量为12%的颗粒磷肥，钾肥选择含量为60%的进口氯化钾。纯氮肥、纯磷肥、纯钾肥市场价分别为4.4 元/kg、5.8 元/kg、4.2 元/kg。供试作物为玉米，品种为秀青829。

（二）方法

1.试验方案。试验设7 个处理，处理1（CK），代码N0P5K6，氮肥施用量为0 kg/hm2；处理2，代码N3.5P5K6，氮肥施用量为52.5 kg/hm2；处理3，代码N7P5K6，氮肥施用量为105 kg/hm2；处理4，代码N10.5P5K6，氮肥施用量为157.5 kg/hm2；处理5，代码N14P5K6，氮肥施用量为210 kg/hm2；处理6，代码N17.5P5K6，氮肥施用量为262.5 kg/hm2；处理7，代码N21P5K6，氮肥施用量为315 kg/hm2。每个处理磷肥、钾肥施用量均相同，分别是75 kg/hm2、90 kg/hm2。试验采用随机区组排列，重复3 次。小区面积30 m2，小区间隔、重复间隔均为50 cm，保护行为2 m。施肥时磷肥、钾肥全部作底肥，1/3 氮肥作底肥，其余作追肥。试验地采用人工点播法，耕地、播种、施肥、化除等做到统一田间管理。收获时以小区为单位，单收、单称、单晒，分别计产并同时进行考种。

2.分析工具。运用Excel、SPSS 等软件对数据进行处理，建立产量与施肥量之间的二次回归方程，然后通过方程确定最大施肥量和最佳施肥量，并预测产量和进行经济效益分析。

二、结果与分析

（一）数据整理

由表1 可知，假设产量为y（kg/hm2）、施氮量为x（kg/hm2），处理5 产量最高，为9 148.5 kg/hm2，处理1（CK）产量最低。处理5 比处理1（CK）增产3 670.5 kg/hm2，增长率为67%。在产量表现上处理5＞处理6＞处理4＞处理7＞处理3＞处理2＞处理1。说明在磷肥、钾肥同等的基础上，增施氮肥有利于促进光和作用，提高生物学产量，可使叶片更加浓郁，植株更加健壮，根系发达，茎叶繁茂，增产效果明显。但是当增施氮肥达到极限最大值时，产量会呈下降趋势。

表1 试验结果

（二）单因素回归方程拟合

利用肥料效应函数的方法建立玉米产量y 和氮肥施用量x 的函数关系，数据分析过程中，回归系数及显著性检验都达到极显著水平，变量为一次性全部引入，没有被排除的变量。通过单因素回归方程拟合得到的一元二次回归方程为：

y=-0.071x2+31.914x+5 499.929（R2=0.998）。

由表2 可知，方程中的F 值为965.43＞F0.01=18.00＞F0.05=6.94，R2=0.998，说明拟合度很高。结果表明，玉米产量y 与氮肥施用量之间具有极显著的回归关系。

表2 方差分析

（三）回归方程运用

1.确定最大氮肥施用量和玉米最高产量。该回归方程是一种抛物线的形态，有最高值，无最低值。因此，可以用数学求导的方法得出氮肥施用量x 的最大值。即当边际产量等于0 时产量y 达最高，即dy/dx=0，此时施肥量为最高产量施肥量。通过求导可以得出：dy/dx=-0.071*2*x+31.914=0。计 算 出x=224.75 kg/hm2，将x 代入方程计算出y=9 086.2 kg/hm2，即最大氮肥施用量为224.75 kg/hm2，玉米最高产量为9 086.2 kg/hm2。

2.确定最佳氮肥施用量和玉米最佳产量。最佳施肥量是边际利润为0，即单位面积利润最大时的施肥量。此时，边际产值=边际成本，△y*Py=△x*Px，即dy/dx=△y/△x=Px/Py。边际产量等于单位肥料价格和单位产品价格之比时经济效益最大。按照2018—2019 年度玉米及纯氮肥市场价分别为Py=1.9 元/kg、Px=4.4 元/kg 计算，通过求导可以得出：dy/dx=-0.071*2*x+31.914=Px/Py=4.4/1.9，计算出x=208.44 kg/hm2，将x 代入方程计算出y=9 067.3 kg/hm2，即玉米最佳氮肥施用量为208.44 kg/hm2，玉米最佳产量为9 067.3 kg/hm2。

3.施氮量与产量关系。由表3 可知，在产量、施氮量上，最大值比最佳值分别增加18.9 kg/hm2、16.31 kg/hm2。在产值及投入上，最大值比最佳值分别增加35.91 元/hm2、71.8 元/hm2。在收益上，最大值低于最佳值，相差35.85 元/hm2。结果表明，在性价比上最佳值优于最大值，更符合农业生产实际。

表3 施氮量与产量关系

（四）经济效益分析

由表4 可知，氮肥的合理施用不仅增加了玉米产量，而且增加了经济效益。处理5 产值、收益都是最高 的，分 别 是17 382.15 元/hm2、16 458.15 元/hm2，与处理1（CK）相比，在收益上，处理5＞处理4＞处理6＞处理3＞处理7＞处理2。

表4 不同处理经济效益

三、结论

（一）通过试验示范结果，获得肥料效应函数方程理论氮肥最佳施用量，玉米最大氮肥施用量为224.75 kg/hm2，玉米最高产量为9 086.2 kg/hm2；玉米最佳氮肥施用量为208.44 kg/hm2，玉米最佳产量为9 067.3 kg/hm2。因此，可以推算出该模型下配方施肥时按照氮肥、磷肥、钾肥为1：0.36：0.43 的比例不仅增加了玉米的产量，而且节约了投入成本。建议施用量N 为200～210 kg/hm2、P2O5为70～80 kg/hm2、K2O 为80～90 kg/hm2。

（二）结合当地农业生产实际，要高度重视增施氮肥，特别注意需肥量大的大喇叭口期，加强追肥管理，促进玉米最大最快地吸收肥料养分。

（三）从经济效益上看，处理5 产值最高，收益是最好的，分别是17 382.15 元/hm2、16 458.15 元/hm2，相对于其他处理，在收益上比较突出。

（四）由于回归分析是纯粹的数学方法，不同的试验不同的处理间求出的模型也不尽相同，而农业生产的条件也是千变万化的。因此，该回归方程只限于本次试验。