鄭加興 王兵偉 覃永嬡 覃嘉明 黃安霞 時成俏

摘要：【目的】研究玉米雜交種桂單162高產(chǎn)高效栽培最佳氮、磷、鉀肥施用量，為提高其增產(chǎn)潛力及在廣西的進(jìn)一步推廣提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坎捎谩?414”試驗設(shè)計方案建立肥料效應(yīng)函數(shù)，求解函數(shù)效應(yīng)，分析不同施肥水平對玉米產(chǎn)量的影響及獲得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量時的最優(yōu)施肥量。【結(jié)果】各試驗因子對玉米產(chǎn)量的作用效應(yīng)為N>K2O>P2O5。在不同類型肥料效應(yīng)函數(shù)中，利用三元二次函數(shù)計算的最高產(chǎn)量為8390.8 kg/ha，肥料成本（2959.5元/ha）相對較低，產(chǎn)投比（5.67）相對較高；最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（7145.5 kg/ha）雖相對較低，但肥料成本（2022.9元/ha）在所有函數(shù)中最低，產(chǎn)投比（7.07）最高。【結(jié)論】采用“3414”試驗設(shè)計方案進(jìn)行玉米品種桂單162的優(yōu)化施肥是可行的，利用三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)獲得桂單162的最優(yōu)施肥方案為：N 176.8 kg/ha，P2O5 63.1 kg/ha，K2O 96.3 kg/ha，可獲得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量7145.2 kg/ha，產(chǎn)投比為7.07。

關(guān)鍵詞： 雜交玉米；桂單162；“3414”肥料試驗；施肥參數(shù)；肥料效應(yīng)函數(shù)

中圖分類號： S513.062 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）10-1688-05

0 引言

【研究意義】玉米是天然可再生利用原料，集飼用、糧用、工業(yè)用于一身，具有巨大的增值潛力。玉米是廣西第二大糧食作物，是廣西飼料工業(yè)的主要原料和部分山區(qū)百姓的主要口糧。因此，玉米生產(chǎn)的發(fā)展對廣西的糧食安全及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展均有著積極作用。桂單162是由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所育成的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適的玉米雜交種，適合在廣西各地特別是山區(qū)種植，該品種于2013年通過廣西壯族自治區(qū)品種審定委員會審定，同年被推薦為重點推廣品種，應(yīng)用前景十分廣闊。結(jié)合桂單162 優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適的特性，采用合理的施肥措施、科學(xué)的肥料配比以促使養(yǎng)分供給平衡，使玉米群體結(jié)構(gòu)平衡發(fā)展、促進(jìn)個體植株營養(yǎng)生長與生殖生長協(xié)調(diào)發(fā)育，是進(jìn)一步獲得玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵?！?414”試驗設(shè)計方案具有設(shè)計處理少、效率高的優(yōu)點，可用以推薦合理的氮、磷、鉀施用配比（朱桂玉等，2011），在全國已開展的測土配方推薦施肥工作中應(yīng)用十分廣泛。因此，采用“3414”試驗設(shè)計對玉米品種桂單162的施肥方案進(jìn)行優(yōu)化，以進(jìn)一步提升其產(chǎn)量并獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】玉米產(chǎn)量及品質(zhì)受到天氣、營養(yǎng)供應(yīng)、群體結(jié)構(gòu)和病蟲害等多種因素影響，其中氮、磷、鉀肥施用量及其合理配比、適宜的種植密度是提高肥料利用率及玉米產(chǎn)量的重要途徑（董立國等，2007；譚華等，2010；陳國清等，2014；孫恒等，2015）。戰(zhàn)秀梅等（2009）利用二次回歸“3414”試驗設(shè)計研究沈陽地區(qū)春玉米的合理施肥配比參數(shù)，結(jié)果表明，應(yīng)用三元二次肥料效應(yīng)方程可獲得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，由此推薦當(dāng)?shù)赜衩咨a(chǎn)中最佳施用量分別為N 162.8 kg/ha、P2O5 112.7 kg/ha和K2O 149.7 kg/ha。劉淑軍等（2012）在湖南丘陵區(qū)旱地進(jìn)行玉米田間施肥試驗，結(jié)果表明氮、磷和鉀肥用量分別為180.0、37.5和45.0 kg/ha時可獲得最高產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益；3種肥料中對玉米增產(chǎn)效果最大的是氮肥，其次為磷肥，第三為鉀肥；根據(jù)配置肥料效應(yīng)方程所得的最佳氮、磷、鉀經(jīng)濟(jì)施用量分別為168.9、34.6和38.7 kg/ha，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為5659.3 kg/ha?！颈狙芯壳腥朦c】目前，桂單162配套栽培技術(shù)不夠完善，特別是施肥配比不夠合理，很大程度上制約了其單產(chǎn)的提高。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用“3414”試驗設(shè)計方案，通過配置肥料效應(yīng)方程并利用計算機(jī)軟件進(jìn)行運算，分析氮、磷、鉀的施用量對桂單162玉米產(chǎn)量形成的影響及各因素相互間的作用效應(yīng)，比較三元二次、二元二次肥料效應(yīng)方程的擬合情況，由此獲得最佳推薦施肥參數(shù)，為提高桂單162的增產(chǎn)潛力及其在廣西的進(jìn)一步推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試品種為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、廣適的玉米雜交種桂單162，由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所選育并提供。供試肥料為尿素（總N≥46%，廣西河池化工股份有限公司）、鈣鎂磷肥（總P2O5≥18%，廣西鹿寨化肥有限責(zé)任公司）、氯化鉀（總K2O≥60%，中化化肥有限公司）。

1. 2 試驗方法

試驗于2015年春季在廣西百色市平果縣太平鎮(zhèn)進(jìn)行，該地區(qū)年均日照時數(shù)1682 h，年均氣溫21.5 ℃，年均降水量1359 mm，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，熱量充沛，降水豐富，雨熱同季。試驗地土壤為沙壤土，中等肥力，pH 8.06，有機(jī)質(zhì)28.20 g/kg，全氮0.17%，全磷0.09%，全鉀0.35%。

試驗采用“3414”肥料效應(yīng)設(shè)計方案，以氮、磷和鉀肥3個因子為試驗因素，各因素水平編碼值見表1。試驗共14個處理，采用隨機(jī)區(qū)組排列，5行區(qū)，行長5.7 m，小區(qū)面積20.0 m2，種植密度為52500株/ha。3次重復(fù)。玉米整個生育期分3次施肥。播種時施足底肥，底肥施用總肥量20%的尿素、100%的磷肥和40%的氯化鉀。玉米出苗至5～6葉時，結(jié)合中耕除草追肥1次，施用總肥量30%的尿素和40%的氯化鉀。玉米到大喇叭口期再追施1次穗肥，施用總肥量50%的尿素和20%的氯化鉀。收獲時各小區(qū)中間3行折算產(chǎn)量，取3個重復(fù)的平均值計產(chǎn)。田間管理按常規(guī)管理進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同肥料配比的施肥效應(yīng)

土壤氮、磷、鉀含量的豐缺可用相對產(chǎn)量（即試驗缺肥區(qū)平均產(chǎn)量與全肥區(qū)平均產(chǎn)量的比值）來衡量。相對產(chǎn)量小于50%的土壤肥力為極低水平，50%～75%為低水平，75%～95%為中水平，大于95%為高水平（農(nóng)業(yè)部種植業(yè)管理司，全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，2005）。從表1可看出，空白區(qū)（處理1）與全肥區(qū)（處理6）的產(chǎn)量進(jìn)行比較，玉米產(chǎn)量對土壤肥力的依存率為69.8%，無氮區(qū)（處理2）、無磷區(qū)（處理4）和無鉀區(qū)（處理8）分別與全肥區(qū)（處理6）的產(chǎn)量進(jìn)行比較，相對產(chǎn)量分別為72.7%、88.6%和86.2%，說明本試驗區(qū)域土壤的氮含量為中低水平，磷和鉀的含量為中水平。

在3種肥料不同的配比施肥中，將其中2種肥料的施用量固定在2水平，可考察另一種肥料施用量在不同水平對玉米產(chǎn)量的影響。如圖1-a所示，當(dāng)磷、鉀肥施用量固定在第2水平時，玉米產(chǎn)量隨氮肥施用量的增加而快速增加，當(dāng)?shù)适┯昧吭黾拥?水平時，玉米產(chǎn)量有所降低；同樣，當(dāng)?shù)?、鉀肥和氮、磷肥施用量固定?水平時，玉米產(chǎn)量隨磷肥和鉀肥施用量的增加也表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢（圖1-b，圖1-c）。表明試驗中氮、磷、鉀的施用量存在有極大值，氮、磷、鉀肥施用量并不是越高越好，而是在一定范圍內(nèi)才可獲得較高的玉米產(chǎn)量。同時，由表2可知，當(dāng)其中2種肥料施用量固定時，另一種肥料不同施肥水平下玉米產(chǎn)量變異系數(shù)排序為N>K2O>P2O5，表明氮肥對玉米產(chǎn)量的影響最大，鉀肥次之，磷肥相對較小。因此，氮肥是制約玉米產(chǎn)量的主導(dǎo)因素，在一定范圍內(nèi)多施氮肥容易獲得高產(chǎn)，同時也要注意磷、鉀肥的合理配比。

2. 2 肥料效應(yīng)函數(shù)的配置

2. 2. 1 三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的配置 利用DPS 15.10的“3414”試驗統(tǒng)計，并以當(dāng)年的肥料價格（N 5.21元/kg，P2O5 6.28元/kg，K2O 7.33元/kg）和玉米價格（2.00元/kg）建立施肥量與玉米產(chǎn)量間的回歸關(guān)系，得到三元二次肥料效應(yīng)方程為：Y=5972.328+6.6847N+

16.3079P+11.9068K-0.4456N2-2.0673P2-0.8570K2+

0.764NP+0.4995NK-0.7436PK。

對回歸方程Y的檢驗表明，F(xiàn)=91.19**，回歸達(dá)極顯著水平（P<0.01，下同），復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.9811（R2=0.9624），表明試驗因子與玉米產(chǎn)量間的函數(shù)關(guān)系密切，所建立的肥料效應(yīng)方程與玉米生產(chǎn)實際情況擬合較好，可用于分析各試驗因子的作用效應(yīng)及進(jìn)行高產(chǎn)高效施肥方案的優(yōu)化。由以上三元二次肥料效應(yīng)回歸方程計算得到的最高產(chǎn)量為8390.8 kg/ha，相應(yīng)最優(yōu)施肥量為：N 264.4 kg/ha，P2O5 81.8 kg/ha，K2O 145.7 kg/ha；最佳經(jīng)濟(jì)效益為14290.5元/ha，相應(yīng)最優(yōu)施肥量為：N 176.8 kg/ha，P2O5 63.1 kg/ha，K2O 96.2 kg/ha。

2. 2. 2 二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的配置 通過施肥方案處理4～10和14（氮肥均處于2水平）建立磷、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程；通過處理2～7和11～12（鉀肥均處于2水平）建立氮、磷二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程；通過處理2、3、6、8～11和13（磷肥均處于2水平）建立氮、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程；另連同處理1（氮、磷、鉀肥均處于0水平）組成9×6階矩陣設(shè)計配置3種二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)，得到3種肥料效應(yīng)的二元二次回歸方程如下：

磷、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程：

Y=430.1012+20.8911P+15.3103K-1.9246P2-0.8056

K2-0.0531PK

氮、磷二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程：

Y=474.1663+8.5047N+0.4046P-0.4194N2-1.8806

P2+1.2192NP

氮、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程：

Y=476.9513+7.0001N+0.6111K-0.3973N2-0.7332

K2+0.8218NK

對3個回歸方程進(jìn)行F檢驗，結(jié)果表明回歸均達(dá)極顯著水平，回歸模型與實際情況擬合較好，由此計算得到的最高產(chǎn)量及其施肥量與最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及其施肥量見表3和表4。

2. 2. 3 不同回歸方程施肥效應(yīng)比較 由表3可看出，在不同類型肥料效應(yīng)函數(shù)中，三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的產(chǎn)量最高，而肥料成本相對較低，獲得的產(chǎn)投比相對較高。比較二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的施肥效應(yīng)，PK肥料效應(yīng)函數(shù)雖最高產(chǎn)量低于NP和NK肥料效應(yīng)函數(shù)，但花費肥料成本最低，獲得的產(chǎn)投比最高；NP肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的產(chǎn)量最高，但花費的肥料成本也較高，因此產(chǎn)投比較低；NK肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的最高產(chǎn)量介于NP和PK肥料效應(yīng)函數(shù)之間，但肥料成本最高，產(chǎn)投比最低。

由表4可看出，在不同類型肥料效應(yīng)函數(shù)中，通過三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量雖然最低，但其肥料成本也最低，獲得的產(chǎn)投比最高。比較二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)獲得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的施肥效應(yīng)， PK肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，但其肥料成本最高，產(chǎn)投比最低；NK肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最低，但其肥料成本最低，產(chǎn)投比最高；NP肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、肥料成本及產(chǎn)投比均介于PK和NK肥料效應(yīng)函數(shù)之間。

3 討論

由于2015年春季試驗遭遇了嚴(yán)重的春旱天氣，玉米苗期干旱少雨，但采取適時灌水措施，保證了玉米苗期生長對水分的需要，因此旱情并未影響試驗的正常進(jìn)行。玉米成熟期雖高溫多雨，但試驗地排水條件良好，未造成積水，且桂單162屬于熱帶血緣玉米品種，耐高溫、抗?jié)承院?，高溫多雨也未對試驗造成影響?/p>

譚華等（2010）研究表明，在中下肥力水平地塊或水肥條件較差的情況下，通過增加肥料施用量容易提高玉米產(chǎn)量，而在高肥力水平地塊或水肥條件較好的情況下，要嚴(yán)格控制肥料施用量才能獲得較高的產(chǎn)量和產(chǎn)投比。在本研究中，氮、磷、鉀肥施肥量對玉米產(chǎn)量的肥料效應(yīng)曲線均為開口向下的一條拋物線，說明玉米產(chǎn)量隨施肥量的增加先增加到一個峰值后又有所下降，表明當(dāng)土壤提供的肥力不足以保障玉米生長需求時，可通過增加肥料施用量以促進(jìn)玉米生長，從而提高玉米產(chǎn)量；但當(dāng)施肥量過高時，玉米對肥料養(yǎng)分的吸收利用率降低，同時過量施肥易使玉米營養(yǎng)生長過快，限制生殖生長，造成“源”過多而“庫”不足，不利于玉米產(chǎn)量的形成。該結(jié)果與譚華等（2010）的研究結(jié)果基本一致。

本研究結(jié)果表明，3種肥料效應(yīng)對玉米產(chǎn)量的影響順序為N>K2O>P2O5。譚華等（2010）、秦洪波等（2014）和覃永嬡等（2014）在玉米施肥中的研究結(jié)果為氮肥>磷肥>鉀肥。由此看出，氮肥對玉米產(chǎn)量的影響均排第一位，說明氮肥對獲得玉米高產(chǎn)的重要性。因此，桂單162的高產(chǎn)栽培模式優(yōu)化要特別重視氮肥的施用，在較貧瘠的地塊上可通過多施氮肥以提高產(chǎn)量，肥力條件較好時則需控制氮肥施用量，防止過量施氮造成玉米植株徒長。本研究結(jié)果中對玉米產(chǎn)量的影響排第二位的是鉀肥，與譚華等（2010）、秦洪波等（2014）和覃永嬡等（2014）的研究結(jié)果不盡相同，可能與試驗地本身土壤養(yǎng)分含量存在差異有關(guān)。本研究試驗地點位于廣西百色市平果縣太平鎮(zhèn)，當(dāng)?shù)貫槭降貐^(qū)，土壤含磷量較高，含鉀量相對較低，在該地塊上鉀肥肥料效應(yīng)要大于磷肥。因此，實際生產(chǎn)中應(yīng)在重視氮肥施用的基礎(chǔ)上，根據(jù)種植地塊具體的土壤養(yǎng)分含量，合理施用磷肥和鉀肥，控制肥料投入成本，以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。

利用“3414”試驗進(jìn)行氮、磷、鉀配套施用研究，建立三元二次、二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程，求解獲得理論最高產(chǎn)量和最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量時所需的氮、磷、鉀合理施肥量，可為雜交玉米的高產(chǎn)優(yōu)化栽培提供參考（王圣瑞等，2002；朱濤等，2004；戰(zhàn)秀梅等，2009）。戰(zhàn)秀梅等（2009）利用“3414”試驗設(shè)計方案研究春玉米的施肥參數(shù)，結(jié)果表明利用三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的玉米最高產(chǎn)量和最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均優(yōu)于其他各類函數(shù)。本研究分別建立了三元二次和二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型，結(jié)果表明，三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的玉米最高產(chǎn)量高于其他3種二元二次類型函數(shù)，所需肥料成本相對較低，產(chǎn)投比相對較高；從4種函數(shù)所獲得的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量來看，三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)僅需較低的肥料成本即可獲得較高的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，從而獲得較高的產(chǎn)投比。三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)包含了氮、磷、鉀3種因素，屬全因子模型，從統(tǒng)計學(xué)角度分析，包含全因子的函數(shù)模型容易獲得最優(yōu)結(jié)果。從生產(chǎn)實踐來看，氮、磷、鉀優(yōu)化配比施肥時也易獲得高產(chǎn)，說明利用三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)進(jìn)行玉米施肥方案優(yōu)化是可行的。

4 結(jié)論

采用“3414”試驗設(shè)計方案進(jìn)行玉米品種桂單162的優(yōu)化施肥是可行的，本研究條件下，利用三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)獲得的最優(yōu)施肥方案為：N 176.8 kg/ha，P2O5 63.1 kg/ha，K2O 96.3 kg/ha，可獲得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量7145.2 kg/ha，產(chǎn)投比為7.07。

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（責(zé)任編輯 王 暉）