內(nèi)蒙古鄂爾多斯市玉米施肥指標(biāo)體系研究

李霞　曹福中　高志軍

摘要：以鄭單958為供試品種，應(yīng)用“3414”試驗(yàn)，按照缺素區(qū)相對產(chǎn)量50%、65%、75%、85%和95%將堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別劃分為4、4、5個(gè)等級，并采用一元二次和線性加平臺模型對施肥量與相對產(chǎn)量關(guān)系進(jìn)行模擬，計(jì)算最佳肥料用量。結(jié)果表明，當(dāng)土壤堿解氮處于<45、45～60、60～75和>75 mg/kg時(shí)，推薦氮肥（N）用量分別為280～330、245～280、220～245和0～220 kg/hm2；當(dāng)有效磷處于<10、10～20、20～30和>30 mg/kg時(shí)，推薦磷肥（P2O5）用量分別為190～210、165～190、145～165和0～145 kg/hm2；當(dāng)速效鉀處于 <65、65～100、100～120、120～150和>150 mg/kg時(shí)，推薦鉀肥（K2O）用量分別為165～200、160～165、135～160、125～135和0～125 kg/hm2，從而確定了鄂爾多斯市玉米（Zea mays L.）施肥指標(biāo)體系。

關(guān)鍵詞：玉米（Zea mays L.）；推薦施肥；鄂爾多斯市

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）19-3626-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.009

Abstract： Taking Zheng Dan 958 as the tested cultivar and based on the experiment of“3414”， alkaline hydrolysable nitrogen，available phosphorus and available potassium in the soil of deficiency area were divided into 4，5 and 5 levels according to relative yield of 50%，65%，75%，85% and 95% respectively. One element and two equations and linear plus platform model was used to simulator the relationship between the fertilizer application amount and yield，and the optimum application amount of fertilizer was calculated. The results showed that，when the soil alkaline hydrolysable nitrogen was the level of low（less than 45 mg/kg），middle（45 to 60 mg/kg），relatively high （60 to 75 mg/kg） and high （more than 75 mg/kg），the recommended nitrogen application amount was high （280 to 330 kg/hm2），relatively high （245 to 280 kg/hm2），middle（220 to 245 kg/hm2） and low（0 to 220 kg/hm2），respectively；When available phosphorus was the level of low（less than 10 mg/kg），middle（10 to 20 mg/kg），relatively high （20 to 30 mg/kg） and high（more than 30 mg/kg），the recommended phosphorus（P2O5） application amount was high （190 to 210 kg/hm2），relatively high（165 to 190 kg/hm2），middle（145 to 165 kg/hm2） and low（0 to 145 kg/hm2），respectively；when the available potassium was the level of low（less than 65 mg/kg），relatively low （65 to 100 mg/kg），middle （100 to 120 mg/kg），relatively high （120 to 150 mg/kg） and high（more than 150 mg/kg）， the recommended phosphorus（K2O） application amount was high （165 to 200 kg/hm2）， relatively high（160 to 165 kg/hm2），middle（135 to 160 kg/hm2），relatively low（125 to 135 kg/hm2） and low（0 to 125 kg/hm2），respectively. Fertilization index system of maize（Zea mays L.） in Ordos city was determined.

Key words： maize（Zea mays L.）； recommended fertilization； Ordos city

玉米（Zea mays L.）是世界重要的糧食和飼料作物之一。由于中國人多地少特殊國情和耕地肥力水平下降等原因，決定了過去和今后很長一段時(shí)間內(nèi)施肥是玉米高產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)措施。平衡施用氮、磷、鉀肥可提高玉米產(chǎn)量，促進(jìn)養(yǎng)分吸收，改善營養(yǎng)品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。氮、磷、鉀缺乏和配比不平衡嚴(yán)重影響玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[1]。當(dāng)前在玉米生產(chǎn)中普遍存在重氮輕磷鉀不合理施肥現(xiàn)象[2]，且隨著玉米肥料投入增加，利用率逐漸下降[3]，施肥技術(shù)和肥料品種與科學(xué)施肥的要求很不適應(yīng)[4]。玉米是內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市第一大糧食作物，目前尚無玉米施肥指標(biāo)體系相關(guān)報(bào)道，因此，迫切需要制定一套行之有效的施肥指標(biāo)體系，促進(jìn)玉米節(jié)本增效，減輕生態(tài)環(huán)境壓力。本研究通過在鄂爾多斯市開展玉米“3414”肥效試驗(yàn)，旨在探索該地區(qū)玉米推薦肥料用量，因地制宜科學(xué)指導(dǎo)施肥，為提高本地區(qū)玉米的綜合效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效提供科學(xué)依據(jù)。endprint

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

鄂爾多斯市無霜期141～153 d，屬北溫帶半干旱大陸性氣候區(qū)，多年平均氣溫7.4 ℃，日最高氣溫40.2 ℃，日最低氣溫-32.3 ℃，全年≥10 ℃活動積溫平均為3 219.9 ℃。多年平均降水量317.7 mm，降水多集中于7-9月，占全年降水量的63%左右，多年平均蒸發(fā)量2 259.0 mm，適宜玉米生長。試驗(yàn)地土壤屬栗鈣土類，平均土壤pH 8.5、有機(jī)質(zhì)25.3 g/kg、全氮1.03 g/kg、全磷2.69 g/kg、全鉀18.6 g/kg、堿解氮198.34 mg/kg、有效磷45.77 mg/kg、速效鉀102.96 mg/kg，肥力中等偏下。

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為鄭單958，幼苗葉鞘紫色，葉色淡綠，葉片上沖，穗上葉葉尖下披，株型緊湊，耐密性好，株高250 cm左右，穗位111 cm左右，穗長17.3 cm，穗行數(shù)14～16行，穗粒數(shù)565.8粒，千粒重329.1 g，果穗筒形，穗軸白色，子粒黃色，偏馬齒型，抗病性較好。供試肥料為尿素（N 46%）、重過磷酸鈣（P2O5 46%）和氯化鉀（K2O 60%）。40%尿素和全部的磷、鉀肥作基肥，20%和40%尿素分別于拔節(jié)期和大喇叭口期追施。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”技術(shù)方案，即氮、磷、鉀3個(gè)因素，4個(gè)水平，14個(gè)處理。4個(gè)水平分別為0水平（不施肥）、2水平（當(dāng)?shù)赝扑]施肥量）、1水平（指施肥不足）=2水平×0.5、3水平（過量施肥水平）=2水平×1.5。因各試驗(yàn)點(diǎn)肥力水平不同，在試驗(yàn)中各點(diǎn)具體氮、磷、鉀肥推薦施用量不同。2水平N用量分別為150、240、300、360 kg/hm2；P2O5用量分別為135、150、180、240 kg/hm2；K2O用量分別為90、150、180 kg/hm2。2011-2016年共設(shè)置春玉米“3414”試驗(yàn)34個(gè)，其中達(dá)拉特旗5個(gè)，杭錦旗8個(gè)，準(zhǔn)格爾旗6個(gè)，伊金霍洛旗8個(gè)，烏審旗2個(gè)，鄂托克旗5個(gè)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)前測定耕作層（0～20 cm）土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。試驗(yàn)產(chǎn)量按小區(qū)單打單收，并分別測定處理1、2、4、6和8植株和子粒氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。分別用三元二次、一元二次和線性加平臺模型模擬，根據(jù)散點(diǎn)趨勢圖以及肥料擬合方程決定系數(shù)選擇最適模型，通過邊際效應(yīng)確定每組試驗(yàn)最佳肥料用量。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料效應(yīng)分析

根據(jù)“3414”試驗(yàn)方案要求，對于三元二次回歸方程擬合不成功的試驗(yàn)點(diǎn)分別采用一元二次方程和線性加平臺方程進(jìn)行擬合，根據(jù)散點(diǎn)圖趨勢和不同方程擬合的相關(guān)系數(shù)選擇方程。將34個(gè)試驗(yàn)樣點(diǎn)進(jìn)行三元二次擬合，擬合成功的有11個(gè)樣點(diǎn)，擬合成功率只有32.4%。分別對氮、磷、鉀進(jìn)行一元二次擬合，擬合成功率分別為97.1%、91.2%和94.1%。

對于擬合成功的三元二次方程，通常存在推薦施肥量偏高或某些試驗(yàn)點(diǎn)不需要施肥或某一養(yǎng)分不需要施肥等問題，采用一元肥料效應(yīng)函數(shù)分別對氮、磷、鉀進(jìn)行擬合，計(jì)算推薦施肥量信息更加全面真實(shí)[5]。因此采用一元二次方程和線性加平臺模型進(jìn)行擬合，對所有方程擬合不成功且增產(chǎn)效果不明顯的點(diǎn)（在較低土壤速效養(yǎng)分含量時(shí)最大產(chǎn)量施肥量為零或極低以及土壤速效養(yǎng)分含量極高時(shí)依舊得出較高施肥量）進(jìn)行剔除處理，得到土壤養(yǎng)分含量（x）與最佳施肥量（y）的擬合關(guān)系見表1，與玉米相對產(chǎn)量（Y，無肥區(qū)產(chǎn)量/全肥區(qū)產(chǎn)量×100%）關(guān)系見圖1、圖2、圖3。

根據(jù)土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別與相對產(chǎn)量散點(diǎn)圖得出相應(yīng)對數(shù)方程，將公式Y(jié)=A+Blnx轉(zhuǎn)化為x=exp（■），分別將相對產(chǎn)量50%、65%、75%、85%和95%代入對應(yīng)方程，計(jì)算土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量，見表2。

2.2 肥料效應(yīng)模型與施肥指標(biāo)體系建立

2.2.1 氮肥施肥指標(biāo)體系的建立 34個(gè)試驗(yàn)中氮肥擬合成功33個(gè)，成功率97.1%，缺氮相對產(chǎn)量平均值83.5%，最大值102.0%，最小值66.4%，由于相對產(chǎn)量沒有低于65%的樣點(diǎn)，故以75%作為最低值進(jìn)行外推。當(dāng)土壤堿解氮為低等級（<45 mg/kg）時(shí)試驗(yàn)點(diǎn)8個(gè)，氮肥推薦用量（305±18） kg/hm2；中等級范圍（45～60 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)10個(gè)，推薦用量（260±15） kg/hm2；較高等級范圍（60～75 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn) 6個(gè)，推薦用量（234±13） kg/hm2；高等級范圍（>75 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)9個(gè)，推薦用量（197±21） kg/hm2?；趯?shí)際操作方便，對推薦施肥量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，等級為低、中、較高和高時(shí)，推薦施肥量為280～330、245～280、220～245、0～220 kg/hm2，見表3。

2.2.2 磷肥施肥指標(biāo)體系的建立 34個(gè)試驗(yàn)中磷肥擬合成功31個(gè)，成功率91.2%，缺磷相對產(chǎn)量平均值84.6%，最大值101.2%，最小值67.0%，由于沒有低于65%樣點(diǎn)，故以75%作為最低值外推。當(dāng)土壤有效磷為低等級（<10 mg/kg）時(shí)試驗(yàn)點(diǎn)6個(gè)，磷肥推薦用量（200±8） kg/hm2；中等級范圍（10～20 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)10個(gè)，推薦用量（177±11） kg/hm2；較高等級范圍（20～30 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)8個(gè)，推薦用量（157±13） kg/hm2；高等級范圍（>30 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)7個(gè)，推薦用量（126±16） kg/hm2。基于實(shí)際操作方便，對推薦施肥量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，等級為低、中、較高和高時(shí)，推薦施肥量分別為190～210、165～190、145～165、0～145 kg/hm2，見表4。

2.2.3 鉀肥施肥指標(biāo)體系的建立 34個(gè)試驗(yàn)中鉀肥擬合成功32個(gè)，成功率94.1%，缺鉀相對產(chǎn)量平均值83.3%，最大值97.2%，最小值66.6%，由于沒有低于65%樣點(diǎn)，故以75%作為最低值外推。當(dāng)土壤速效鉀為低等級（<65 mg/kg）時(shí)試驗(yàn)點(diǎn)4個(gè)，鉀肥推薦用量（182±16） kg/hm2；較低等級范圍（65～100 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)6個(gè)，鉀肥推薦用量（164±4） kg/hm2；中等級范圍（100～120 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)7個(gè)，推薦用量（145±12） kg/hm2；較高級范圍（120～150 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)10個(gè)，推薦用量（131±5） kg/hm2；高等級范圍（>150 mg/kg）試驗(yàn)點(diǎn)5個(gè)，推薦用量（109±16） kg/hm2。基于實(shí)際操作方便，對推薦施肥量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，等級為低、較低、中、較高和高時(shí)，推薦施肥量分別為165～200、160～165、135～160、125～135、0～125 kg/hm2，見表5。

3 小結(jié)與討論

肥效試驗(yàn)是建立施肥指標(biāo)體系的基本措施，當(dāng)前國內(nèi)外“3414”田間試驗(yàn)方案應(yīng)用較為廣泛，在具體試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)擬合成功率低，這與試驗(yàn)田間處理及重復(fù)較多、種植制度、不同年份氣候、田間管理水平等因素有關(guān)。故在實(shí)際生產(chǎn)過程中，合理確定施肥時(shí)期和施肥量是確保玉米各生育期養(yǎng)分供應(yīng)，提高養(yǎng)分利用率，減少肥料過度投入的關(guān)鍵措施。

按相對產(chǎn)量50%、65%、75%、85%和95%計(jì)算土壤養(yǎng)分含量，劃分土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，將鄂爾多斯地區(qū)玉米氮、磷劃分為4個(gè)等級，鉀劃分為5個(gè)等級，并計(jì)算最佳肥料用量，當(dāng)土壤堿解氮處于<45、45～60、60～75和>75 mg/kg時(shí)，推薦氮肥（N）用量分別為280～330、245～280、220～245和0～220 kg/hm2；當(dāng)有效磷處于<10、10～20、20～30和>30 mg/kg時(shí)，推薦磷肥（P2O5）用量分別為190～210、165～190、145～165和0～145 kg/hm2；當(dāng)速效鉀處于<65、65～100、100～120、120～150和>150 mg/kg時(shí)，推薦鉀肥（K2O）用量分別為165～200、160～165、135～160、125～135和0～125 kg/hm2，從而確定了鄂爾多斯市不同地力水平下玉米全生育期的施肥量，構(gòu)建了玉米施肥推薦指標(biāo)體系，對北方地區(qū)玉米施肥具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姬景紅，李玉影，劉雙全，等.平衡施肥對玉米產(chǎn)量、效益及土壤-作物系統(tǒng)養(yǎng)分收支的影響[J].中國土壤與肥料，2010（4）：37-41.

[2] 王宜倫，蘇瑞光，劉 舉，等.養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對潮土夏玉米產(chǎn)量及肥料效率的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2014，40（3）：563-569.

[3] 李紅莉，張衛(wèi)峰，張福鎖，等.中國主要糧食作物化肥施用量與效率變化分析[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（5）：1136-1143.

[4] 安景文，解戰(zhàn)軍，王 成，等.不同元素配施對玉米營養(yǎng)吸收的影響[J].雜糧作物，2003，23（3）：171-173.

[5] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.endprint