砂姜黑土夏玉米“3414”施肥效应研究
陈道群
摘 要：为实现砂姜黑土夏玉米生产化肥减量、高产高效、生态安全的目标，开展了基于“3414”试验设计的玉米田间肥效试验。结果表明：供试土壤地力贡献率平均为55.8%;氮、磷、钾肥增产率分别为53.0%、9.5%和14.4%;供试土壤养分丰缺状况表现为氮素属低水平，磷、钾素属中等水平;供试土壤氮、磷、钾相对产量分别为65.4%、91.4%和87.5%，氮、磷、钾肥的最佳施肥量分别为267.0、58.5、100.5kg/hm2。
关键词：夏玉米;砂姜黑土;肥料效应;最佳施肥量
中图分类号 S513文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）07-0083-03
怀远县夏玉米种植区主要土壤类型为砂姜黑土。针对近年来玉米种植不合理施用化肥现象，笔者开展了基于“3414”试验设计的夏玉米田间肥效试验，以探究砂姜黑土夏玉米需肥规律、施肥效应以及肥料使用效率等，为建立玉米化肥减量增效施肥体系提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验设在怀远县鲍集镇（中科院南土所中低产田改良试验基地），地理位置117°12′08″E、33°17′92″N，土壤为砂姜黑土类青白土田，耕层质地为重壤，容重1.35g/cm3，有机质12.7g/kg、全氮11.2g/kg、有效磷25mg/kg、有效钾122mg/kg、pH 6.6。试验地块平整，肥力均匀，前茬小麦。
1.2 试验设计 试验采用“3414”最优回归设计，即氮磷钾3因素、4水平、14个处理。4水平为：0水平为不施肥，2水平为当地近似最佳施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5（该水平为过量施肥）。玉米近似最佳施肥量（2水平）为氮（N）240kg/hm2、磷（P2O5）75kg/hm2、钾（K2O）90kg/hm2。试验氮肥用尿素（N 46%），磷肥用过磷酸钙（P2O5 45%），钾肥用氯化钾（K2O 60%）。磷、钾肥作基肥一次施入，氮肥按7∶3分基肥和追肥施用。具体试验方案见表1。小区面积30m2（6m×5m），小区间隔1m，双行顺序排列。玉米品种为杂交玉米淮河10号。
1.3 试验管理 采用机条播方式，基本苗60000株/hm2，4～5叶期定苗。试验田均按常规进行管理，及时中耕除草、灌溉排水、做好病虫草害防治，除试验设计要求的施肥处理差异外，其他管理措施均一致。试验期间记录每次农事操作、生育时期和气候状况。成熟后全区收获，各小区单收单打，称重计产，并取样进行农艺性状考种和样品分析。
1.4 样品分析 土壤有机质采用重铬酸钾氧化—稀释热法，土壤全氮采用半微量凯氏法，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法，土壤速效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度法。植物样品经硫酸、双氧水消煮后，半微量蒸馏法测氮，钼锑抗吸光光度法测秸秆磷，钒钼黄吸光光度法测籽粒磷，火焰光度法测钾。
1.5 数据处理 采用中国肥料信息网土肥工具对试验数据进行统计分析。
肥料增产率（%）=（全肥区产量-缺素区产量）/缺素区产量×100 （1）
相对产量（%）=缺素区产量/全肥区产量×100 （2）
土壤地力贡献率（%）=无肥区产量/全肥区产量×100 （3）
2 结果与分析
2.1 玉米农艺性状与产量构成 由表2可知，各处理有效穗数54450～56625穗/hm2，株高171～245cm，穗长17～22cm，穗粒数276～504粒，百粒重25.4～31.3g，理论产量4508～8539kg/hm2。其中产量超过7500kg/hm2的处理有9个，6000kg/hm2以上的处理有2个，低于6000kg/hm2的处理有3个。
2.2 玉米产量 由表3可知，各处理施肥水平不同，其籽粒产量差异较大。以不施肥处理1（[N0P0K0]）产量最低，为4300kg/hm2;其次是不施氮肥处理2（[N0P0K0]），產量为5034kg/hm2。14个处理中产量靠前的均为氮、磷、钾全肥处理，2水平N养分较为明显，产量排在前3位的分别为处理6（N2P2K2）、处理10（N2P2K3）和处理7（N2P3K2），产量分别为7700、7350和7300kg/hm2，分别较处理1增产3400、3050、3000kg/hm2。由此可见，施用适量氮肥是玉米获得高产的养分基础。
2.3 土壤地力贡献与肥料增产效果 本次试验条件下，土壤地力贡献率为55.8%，氮、磷、钾肥增产率分别为53.0%、9.5%和14.4%，表明地力提供了50%以上的贡献率，氮肥是玉米首要增产因子，其次是钾肥和磷肥。这表明了培肥地力的重要性，以及玉米配方施肥时应注意氮、磷、钾肥的合理搭配，以达到节本增效的目的。
2.4 土壤养分丰缺状况 根据《测土配方施肥技术规程》（NY/T2911），采用相对产量表达土壤养分的丰缺状况：相对产量在50%以下为“极低”，相对产量在50%～75%为“低”，相对产量在75%～95%为“中”，相对产量大于95%为“高”。通过计算，本次试验缺氮、缺磷、缺钾的相对产量分别为65.4%、91.4%和87.5%。根据分级标准，本次试验的土壤氮素含量属“低”水平，而磷、钾含量属“中等”水平。因此，在同类土壤的玉米种植区要合理运筹施肥，协调土壤养分比例。
2.5 施肥效应方程和最佳施肥量 运用“3414”田间试验设计与数据分析统计软件对试验产量结果进行数学模拟，获得三元二次模型下的肥料效应方程：
y=284.2626+24.79459N-0.45171N2+5.37189P-
0.805081P2-14.296K+0.317167K2-1.316193NP+
0.19183NK+3.962108PK（r=0.937006）
经回归方程系数的显著性检验，F=6.61>F0.05=6.0，说明玉米籽粒产量与氮、磷、钾的施肥量呈显著相关。分别把价格参数（籽粒价格：2.00元/kg;肥料价格：N 3.90元/kg、P2O5 5.8元/kg、K2O 4.0元/kg）带入肥料效应方程，获得三元二次模型下氮、磷、钾肥理论最佳施用量分别为267.0、58.5、100.5kg/hm2。
3 结论与讨论
试验结果表明：砂姜黑土夏玉米种植区缺素相对产量氮、磷、钾依次为65.4%、91.4%、87.5%，土壤氮素含量仍属较低水平，磷、钾素含量属中等水平。供试土壤地力贡献率平均为55.8%，所施氮、磷、钾肥增产率分别为53.0%、9.5%和14.4%。由此可见，玉米总收获量的50%以上的养分需求是由基础土壤地力提供，氮肥仍是玉米增产的首要因子，其次是钾肥和磷肥。因此，砂姜黑土玉米种植区在培肥地力的基础上要注意合理运筹氮、磷、钾，协调养分比例，以达到化肥减量增效的目的，确保土壤养分的可持续利用和作物高产高效。通过数学模拟获得三元二次模型下的玉米肥料效应方程，表明玉米产量与施肥量呈显著相关。带入价格参数求得氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）肥理论最大施肥量分别为307.5、52.5、106.5kg/hm2，最佳施肥量分别为267.0、58.5、100.5kg/hm2。
试验区域从玉米播种到收获期间累计降雨量680mm，8月上、中旬高温，9月上、中旬出现旱象。因此，玉米苗期土壤含水量处于饱和渍涝状态，而抽雄扬花期又遇高温干旱。不利的气候条件叠加在一定程度上影响了玉米的生长发育及对养分的吸收利用。本次试验也难免排除同类非正常因素的影响，对于有关产量与养分的数据也有待进一步的探究。
（责编：徐世红）
