鄧州市農(nóng)業(yè)技術推廣中心 楊晉

鄧州市農(nóng)業(yè)技術推廣中心為驗證氮肥因子在玉米生產(chǎn)上的應用增產(chǎn)效果，通過本次田間試驗示范，建立玉米施肥數(shù)學模型，探索其最佳氮肥施用量，結合當?shù)剞r(nóng)業(yè)實際合理配比，為精準精量施肥和精細農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供科學依據(jù)。

一、材料與方法

試驗于2018 年5 月安排在鄧州市汲灘鎮(zhèn)孫莊村。供試土壤為砂姜黑土，質地黏土，肥力中等，地力均勻，排灌條件較好，便于管理。耕層深度20 cm，耕層土壤基礎養(yǎng)分：土壤有機質15.3 g/kg，全氮1.02 g/kg，有效磷（P2O5）14.9 mg/kg，速效鉀（K2O）132 mg/kg。試驗地為一年兩熟制，種植模式為小麥—玉米輪作。

（一）供試肥料

氮肥選擇含量為46%的大顆粒尿素，磷肥選擇含量為12%的顆粒磷肥，鉀肥選擇含量為60%的進口氯化鉀。純氮肥、純磷肥、純鉀肥市場價分別為4.4 元/kg、5.8 元/kg、4.2 元/kg。供試作物為玉米，品種為秀青829。

（二）方法

1.試驗方案。試驗設7 個處理，處理1（CK），代碼N0P5K6，氮肥施用量為0 kg/hm2；處理2，代碼N3.5P5K6，氮肥施用量為52.5 kg/hm2；處理3，代碼N7P5K6，氮肥施用量為105 kg/hm2；處理4，代碼N10.5P5K6，氮肥施用量為157.5 kg/hm2；處理5，代碼N14P5K6，氮肥施用量為210 kg/hm2；處理6，代碼N17.5P5K6，氮肥施用量為262.5 kg/hm2；處理7，代碼N21P5K6，氮肥施用量為315 kg/hm2。每個處理磷肥、鉀肥施用量均相同，分別是75 kg/hm2、90 kg/hm2。試驗采用隨機區(qū)組排列，重復3 次。小區(qū)面積30 m2，小區(qū)間隔、重復間隔均為50 cm，保護行為2 m。施肥時磷肥、鉀肥全部作底肥，1/3 氮肥作底肥，其余作追肥。試驗地采用人工點播法，耕地、播種、施肥、化除等做到統(tǒng)一田間管理。收獲時以小區(qū)為單位，單收、單稱、單曬，分別計產(chǎn)并同時進行考種。

2.分析工具。運用Excel、SPSS 等軟件對數(shù)據(jù)進行處理，建立產(chǎn)量與施肥量之間的二次回歸方程，然后通過方程確定最大施肥量和最佳施肥量，并預測產(chǎn)量和進行經(jīng)濟效益分析。

二、結果與分析

（一）數(shù)據(jù)整理

由表1 可知，假設產(chǎn)量為y（kg/hm2）、施氮量為x（kg/hm2），處理5 產(chǎn)量最高，為9 148.5 kg/hm2，處理1（CK）產(chǎn)量最低。處理5 比處理1（CK）增產(chǎn)3 670.5 kg/hm2，增長率為67%。在產(chǎn)量表現(xiàn)上處理5＞處理6＞處理4＞處理7＞處理3＞處理2＞處理1。說明在磷肥、鉀肥同等的基礎上，增施氮肥有利于促進光和作用，提高生物學產(chǎn)量，可使葉片更加濃郁，植株更加健壯，根系發(fā)達，莖葉繁茂，增產(chǎn)效果明顯。但是當增施氮肥達到極限最大值時，產(chǎn)量會呈下降趨勢。

表1 試驗結果

（二）單因素回歸方程擬合

利用肥料效應函數(shù)的方法建立玉米產(chǎn)量y 和氮肥施用量x 的函數(shù)關系，數(shù)據(jù)分析過程中，回歸系數(shù)及顯著性檢驗都達到極顯著水平，變量為一次性全部引入，沒有被排除的變量。通過單因素回歸方程擬合得到的一元二次回歸方程為：

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

由表2 可知，方程中的F 值為965.43＞F0.01=18.00＞F0.05=6.94，R2=0.998，說明擬合度很高。結果表明，玉米產(chǎn)量y 與氮肥施用量之間具有極顯著的回歸關系。

表2 方差分析

（三）回歸方程運用

1.確定最大氮肥施用量和玉米最高產(chǎn)量。該回歸方程是一種拋物線的形態(tài)，有最高值，無最低值。因此，可以用數(shù)學求導的方法得出氮肥施用量x 的最大值。即當邊際產(chǎn)量等于0 時產(chǎn)量y 達最高，即dy/dx=0，此時施肥量為最高產(chǎn)量施肥量。通過求導可以得出：dy/dx=-0.071*2*x+31.914=0。計 算 出x=224.75 kg/hm2，將x 代入方程計算出y=9 086.2 kg/hm2，即最大氮肥施用量為224.75 kg/hm2，玉米最高產(chǎn)量為9 086.2 kg/hm2。

2.確定最佳氮肥施用量和玉米最佳產(chǎn)量。最佳施肥量是邊際利潤為0，即單位面積利潤最大時的施肥量。此時，邊際產(chǎn)值=邊際成本，△y*Py=△x*Px，即dy/dx=△y/△x=Px/Py。邊際產(chǎn)量等于單位肥料價格和單位產(chǎn)品價格之比時經(jīng)濟效益最大。按照2018—2019 年度玉米及純氮肥市場價分別為Py=1.9 元/kg、Px=4.4 元/kg 計算，通過求導可以得出：dy/dx=-0.071*2*x+31.914=Px/Py=4.4/1.9，計算出x=208.44 kg/hm2，將x 代入方程計算出y=9 067.3 kg/hm2，即玉米最佳氮肥施用量為208.44 kg/hm2，玉米最佳產(chǎn)量為9 067.3 kg/hm2。

3.施氮量與產(chǎn)量關系。由表3 可知，在產(chǎn)量、施氮量上，最大值比最佳值分別增加18.9 kg/hm2、16.31 kg/hm2。在產(chǎn)值及投入上，最大值比最佳值分別增加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。結果表明，在性價比上最佳值優(yōu)于最大值，更符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際。

表3 施氮量與產(chǎn)量關系

（四）經(jīng)濟效益分析

由表4 可知，氮肥的合理施用不僅增加了玉米產(chǎn)量，而且增加了經(jīng)濟效益。處理5 產(chǎn)值、收益都是最高 的，分 別 是17 382.15 元/hm2、16 458.15 元/hm2，與處理1（CK）相比，在收益上，處理5＞處理4＞處理6＞處理3＞處理7＞處理2。

表4 不同處理經(jīng)濟效益

三、結論

（一）通過試驗示范結果，獲得肥料效應函數(shù)方程理論氮肥最佳施用量，玉米最大氮肥施用量為224.75 kg/hm2，玉米最高產(chǎn)量為9 086.2 kg/hm2；玉米最佳氮肥施用量為208.44 kg/hm2，玉米最佳產(chǎn)量為9 067.3 kg/hm2。因此，可以推算出該模型下配方施肥時按照氮肥、磷肥、鉀肥為1：0.36：0.43 的比例不僅增加了玉米的產(chǎn)量，而且節(jié)約了投入成本。建議施用量N 為200～210 kg/hm2、P2O5為70～80 kg/hm2、K2O 為80～90 kg/hm2。

（二）結合當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，要高度重視增施氮肥，特別注意需肥量大的大喇叭口期，加強追肥管理，促進玉米最大最快地吸收肥料養(yǎng)分。

（三）從經(jīng)濟效益上看，處理5 產(chǎn)值最高，收益是最好的，分別是17 382.15 元/hm2、16 458.15 元/hm2，相對于其他處理，在收益上比較突出。

（四）由于回歸分析是純粹的數(shù)學方法，不同的試驗不同的處理間求出的模型也不盡相同，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的條件也是千變萬化的。因此，該回歸方程只限于本次試驗。