摘 要 目的：研究不同氮、磷、鉀肥料施用配比對玉米產量的影響。方法：綜合采用多元回歸分析方法與模擬尋優(yōu)分析方法，在廣州市增城喜農農業(yè)種植專業(yè)合作社所屬的玉米種植區(qū)塊開展大田小區(qū)試驗。結果：氮磷鉀最優(yōu)的施用配比為N 42.85 kg·hm-2、KH2PO4 53.83 kg·hm-2、(NH4)3PO4·3H2O 181.33 kg·hm-2，產量將達到12 358.06 kg·hm-2。

　　鉀肥、磷肥、氮肥以及玉米產量的最優(yōu)配比區(qū)間分別為179.3～183.44 kg·hm-2、52.39～55.42 kg·hm-2、40.9～43.8 kg·hm-2、12 338.18～12 386.08 kg·hm-2。結論：施肥配比下的玉米增產最高。在單因子施肥效應中，鉀肥施肥量與玉米產量間具有正向關聯(lián)關系。磷肥與氮肥施肥量在短期內可促進玉米產量增加，但在長期則表現出邊際作用遞減。在兩因子間作效應中，氮鉀、鉀磷間作能夠提升玉米產量，氮磷間作對玉米產量具有顯著的抑制作用。

　　關鍵詞 施肥配比;玉米產量;田間試驗

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　　玉米作為僅次于小麥、水稻的第三大糧食作物，對于調節(jié)我國糧食總產量、促進“糧、經、飼”兼用協(xié)調種植發(fā)展的意義重大。雖然我國當前玉米種植的保有量穩(wěn)步增長，但單位生產力水平仍在低位徘徊，增產增量已成為玉米產業(yè)發(fā)展的首要任務[1]。特別是在南方地區(qū)，玉米多種植在磚紅壤、赤紅壤等土壤肥力不足的區(qū)域，因此制定科學合理的施肥配比是穩(wěn)定玉米產量的重要前置條件。

　　當前關于玉米施肥的研究多側重于分析單種或兩種肥料混施條件下產量波動情況，較少采用多元統(tǒng)計方法對多種肥料配方施肥效果進行研究?；诖?，研究了不同氮磷鉀施肥配比技術在廣州市增城區(qū)玉米產區(qū)的應用，結合理論優(yōu)化與計算機模擬尋優(yōu)方法探尋可引致玉米產量最高的氮磷鉀施肥配比，為優(yōu)化該區(qū)域玉米高產施肥技術提供參考。

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗地概況

　　試驗地位于廣州市增城喜農農業(yè)種植專業(yè)合作社，地理位置為北緯23°15′48.97″、東經113°48′20.76″，屬亞熱帶季風氣候。試驗地土壤類型為磚紅壤性紅壤，測試土壤的理化性狀與肥力狀況如表1所示。

　　1.2 試驗材料

　　參試玉米樣品為廣甜3號，氮肥為尿素(廣州巨民化工有限公司生產，氮含量在成品各類元素中占比大于等于46%)，鉀肥為磷酸二氫鉀(青海鹽湖鉀肥股份有限公司生產，磷酸二氫鉀在成品各類元素中占比大于等于16%)，磷肥為磷酸銨(廣州潔瓏化工有限公司生產，磷酸銨在成品各類元素中占比大于等于50%)

　　1.3 試驗方法

　　依據“3414”測土配方施肥技術規(guī)范來設計試驗實施方案[2]，如表2所示。本次試驗共設置4個平行處理區(qū)，56個隨機區(qū)組方式排列的小區(qū)(每個小區(qū)面積≤

　　20 m2)。2018年7月20日播種，每個小區(qū)播種量規(guī)模為28～35 g。采用溝施方式分三次施肥，將1/4氮磷鉀肥作為種肥，待到第一次與第二次收割后分別施入3/8。分別于2018年8月10日、8月15日、8月30日進行三次收割。

　　1.4 試驗設計

　　1.4.1 土壤樣品采集

　　采用土鉆方法在0～40 cm、40～70 cm的土壤深度區(qū)間內獲取土壤樣品，遵循S型取土軌跡在大田小區(qū)內選取8個樣點取土以合成1個混合土樣(質量為1 kg)。

　　1.4.2 指標測定

　　1)土壤養(yǎng)分測定。采用半微量克氏法測定全氮、采用氫氧化鈉熔融法測定全鉀、采用ICP-AES光譜分析方法測定全磷、采用直接電位滴定法測定有機質、采用塑料密封盒-滴定法測定堿解氮、采用原子吸收分光光度計測定速效鉀、采用比色法測定土壤速效磷[3]。

　　2)玉米產量測定。在每茬玉米的初花期首個大田小區(qū)內全部參試樣本，留茬高度≤5 cm，玉米產量的計算公式為：實際產量=667 m2株數×空稈率×穗粒數×千粒質量。

　　2 結果與分析

　　2.1 不同施肥配比對玉米產量的影響

　　從表3可知，P2K1N1施肥處理可獲得較高的玉米產量，其增產率高達27.96%。P0K2N2施肥處理對于玉米的增產效果最低，其增產率僅為7.3%。對玉米產量進行全信息模型分析后發(fā)現，模型整體擬合度R2為0.94，P值為0.054。因此可對模型進行三元二次方程擬合，如

　　式(1)所示：

　　Y=9253.3337+14.9106P-5.398K+41.9683N-0.0315P2-0.1345K2-0.4352N2+0.0743PK-0.0755PN+0.1541KN(1)

　　對式(1)進行偏導數計算后，可得式(2)～(4)：

　　對式(2)～(4)進行求解后可得到產量最大施肥量為：(NH4)3PO43H2O=285.93 kg·hm-2，KH2PO4=80.41 kg·hm-2，N=37.64 kg·hm-2。經濟最佳施肥量為：(NH4)3PO43H2O=253.56kg·hm-2，KH2PO4=

　　69.46 kg·hm-2，N=37.36 kg·hm-2。在此施肥配比下的玉米產量為11 934.83 kg·hm-2[(NH4)3PO43H2O=1.6元/kg，KH2PO4=4 元/kg，N=2元/kg]。

　　2.2 產量模擬尋優(yōu)分析

　　玉米產量全信息模型的整體擬合度雖高于85%，但P值低于標準值(0.06)，因此需對產量進行模擬尋優(yōu)分析。將對表3中的14個施肥處理玉米產量進行期望分析所得到的數值作為最優(yōu)施肥處理組合臨界值，即產量≥109 18 kg/hm2為最優(yōu)施肥處理組合。在以0.2個步長區(qū)間進行模擬尋優(yōu)后共得到4 096個施肥配比方案，通過計算機模擬尋優(yōu)后發(fā)現滿足臨界值條件的最優(yōu)方案有1 678個，如表4所示。其中磷、鉀、氮最優(yōu)編碼均值分別為1.43、2.19、1.41，與之對應的施肥量為53.83 kg·hm-2、181.33 kg·hm-2、42.85 kg·hm-2，產量將達到12 358.06 kg·hm-2。

　　2.3 單因素肥料效應分析

　　借鑒付柱平[4]的研究，將任意兩因素的編碼值固定在2水平，可求得另一因素的肥料效應。以處理2、3、6、11的因素編碼值為基準，可求得在“中鉀中氮”水平下磷肥的肥料效應。以處理4～7的因素編碼值為基礎，可求得在“中磷中氮”水平下鉀肥的肥料效應。以處理8、9、6、11的因素編碼值為基準，可求得在“中磷中鉀”水平下氮肥的肥料效應。三種肥料對玉米產量的肥料效應如圖1所示?？梢?，鉀肥施肥量與玉米產量間具有正向關聯(lián)關系。磷肥與氮肥施肥量在短期內可促進玉米產量增加，但在長期則表現出邊際作用遞減。

　　2.4 兩因素肥料交互效應分析

　　仍將氮磷鉀三因素中任意因素固定在2水平下，求得其余因素間的交互效應。

　　1)將鉀因素固定在2水平，建立以2水平鉀為基礎的氮磷二元二次肥料效應回歸方程為：Y=11 080.919 7+4.658 1P+26.760 2N-0.156 9P2-0.470 0N2+0.255 7PN

　　(R2=97)，如圖2所示。可知氮磷對玉米產量的交互效應面呈現出馬鞍形，即氮磷間作對玉米產量具有顯著的抑制作用：隨著氮磷施肥量的增加，玉米產量呈現出先增后減的趨勢。

　　2)將磷因素固定在2水平，建立以2水平磷為基礎的氮鉀二元二次肥料效應回歸方程為：Y=9 179.651 5

　　+12.285 4K+30.986 8N-0.022 2K2-0.363 7N2+0.024 9KN(R2=89)，如圖3所示?？芍浺蛩貙τ衩桩a量具有一定的促進作用：玉米產量隨著氮、鉀肥料施用量的增加呈現出先快速上漲而后輕度回落的發(fā)展態(tài)勢。但總體而言，氮鉀間作對玉米產量具有正向顯著的促進作用。

　　3)將氮因素固定在2水平，建立以2水平氮為基礎的磷鉀二元二次肥料效應回歸方程為：Y=11.809.3949-1.450 6P-

　　25.970 9K-0.017 7P2-0.020 3K2+0.186 6PK(R2=87)。

　　如圖4所示。可知，磷鉀因素對玉米增產的促進作用較為顯著：隨著磷鉀施肥量的增加，玉米產量總體呈現出逐漸上漲的趨勢。且在“高鉀肥、高氮肥”施用配比情況下，玉米產量達到峰值。

　　3 討論

　　試驗結果發(fā)現，肥料配施對玉米產量的影響絕非是單個肥料因素效應的簡單疊加，而是不同肥料元素間交互作用結果。其中氮鉀、鉀磷間作能夠提升玉米產量，而氮磷間作的施肥效應則相反。導致這一結果的原因可能在于玉米的種植性狀與供試土壤的肥力差異。玉米是喜鉀作物，鉀肥對玉米增產具有恒定積極的效用[5]。但在玉米抽穗初期且未形成根瘤菌時，少許的氮磷肥料間作施用不僅可顯著增強作物的固氮能力，亦可直接促進根瘤菌生長。加之供試土壤的全鉀、速效鉀含量均低于全國第三次土壤普查所統(tǒng)計的全鉀含量標準，故此時采用氮磷間作或氮肥、磷肥單配施手段在遠期均無助于玉米增產。

　　1)在廣州市增城區(qū)施肥可有效增加玉米產量，增產幅度為7.3%～27.96%。其中對玉米增產具有顯著促進效用的施肥處理是P2K1N1，對玉米增產影響程度最弱的施肥處理為P0K2N2。

　　2)從在氮磷鉀肥混施條件下的兩因子間作效應實證分析結果來看，氮鉀、鉀磷間作對玉米產量具有正向顯著的促進作用，而氮磷間作的肥料效應則為負。從在氮磷鉀肥混施條件下的單因子效應實證分析結果來看，玉米產量隨著鉀肥施肥量的增加而增加，隨著氮、磷肥施用量的增加先增加而后回落。

　　3)在廣州市增城區(qū)玉米生產最優(yōu)的施肥配比為N 42.85 kg·hm-2、KH2PO4 53.83 kg·hm-2、(NH4)3PO4·3H2O 181.33kg·hm-2，鉀肥、磷肥、氮肥的最優(yōu)配比區(qū)間為179.3～183.44 kg·hm-2、52.39～55.42 kg·hm-2、40.9～

　　43.8 kg·hm-2，產量區(qū)間為12 338.18～12 386.08 kg·hm-2。

　　參考文獻：

　　[1] 史桂清.氮磷鉀施用方式對夏玉米植株、產量和土壤養(yǎng)分的影響[J].中國農學通報，2019(4)：23-30.

　　[2] 李旭.基于“3414”試驗設計的玉米氮、磷、鉀效應研究[J].吉林農業(yè)，2019(1)：62-63.