基于“3414”試驗設計的玉米氮、磷、鉀效應研究
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摘要：該研究在通化市二道江區鴨園鎮四道江村開展玉米“3414”試驗，結果表明：氮、磷、鉀肥合理配比施用能夠顯著增加玉米產量，增產率順序為氮>鉀>磷。三種肥料因子間都存在正向交互作用，但其交互作用程度和規律性并不清晰。通過分析氮、磷、鉀肥的三元二次肥效方程，確定此地區玉米最高產量為8513.80kg/hm2，其對應氮、磷、鉀施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60kg/hm2。
關鍵詞：玉米;“3414”肥料試驗;產量
中圖分類號： S513 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2019.02.023
玉米作為吉林省的主要糧食作物之一，種植面積占50%以上。在中央和地方的惠農政策力度不斷加大的情況下，玉米產量逐年攀升[1]。農民長期以來追求增產而大量施用氮、磷、鉀肥，改變土壤理化性質，造成玉米減產和環境污染問題[2-3]。因此，合理施用氮、磷、鉀肥，對玉米增產和耕地保護具有深遠意義。按照“吉林省測土配方施肥工作實施方案”和“耕地保護與提升化肥減量增項項目”要求，開展本次玉米“3414”試驗，研究玉米在不同氮、磷、鉀施肥配比時的產量與生育性狀，增產效果和肥料效應模型，以期為科學指導施肥提供依據[4-6]。
1材料與方法
1.1試驗地基本情況
試驗地選在通化市二道江區鴨園鎮四道江村實驗田里進行，供試土壤為白漿土，理化性質見表1。玉米品種為豐禾10，供試肥料為尿素（含N 46%）、磷酸二銨（含P 64%）、過磷酸鈣（含P2O5 46%）、硫酸鉀（含K2O 50%）。
1.2 試驗設計
試驗采用“3414”方案設計[7-8]，即氮、磷、鉀3個因素、4個水平、14個處理。0水平為不施用任何肥料;2水平為當地供試作物肥料最佳用量，每公頃施N 260kg、P2O5 90.0kg、K2O 90.0kg;1水平為2水平的一半用量;3水平為2水平用量的1.5倍。小區面積20m2（7.7m×2.6m），采用4行區。4月末進行播種，10月初收獲，玉米從出苗至成熟125d左右。施肥方法采用一次性施肥。
2 結果與分析
2.1不同處理對玉米生育性狀和產量的影響
由表2可知，株高由高到低排列前五位為處理6>處理11>處理7>處理10>處理5;莖粗由高到低排列前五位為處理11>處理7>處理6>處理14>處理9;穗長由高到低排列前五位為處理7>處理11>處理6>處理14>處理5。由此可見在玉米生長過程中，對其施加適量的肥料能夠增加玉米的長勢，但株高、穗粗和穗長并不是隨著肥料施用量的增加而增加。產量項中， 處理1最低為5548.6kg/hm2，處理6最高為8540.2kg/hm2，與處理1未添加任何肥料相比，添加適量的肥料能夠增加產量在526.3～2991.6kg/hm2。
2.2 氮、磷、鉀肥交互作用效果分析
適宜的氮、磷、鉀配比有利于玉米產量的提高，因此需要進一步探討氮、磷、鉀三因素的交互作用[9-10]。由表2可知，在N2水平下，不同氮、磷施用量處理（4-10，14）中玉米產量大小依次為P2>P3>P1>P0，K2>K3>K0>K1。磷施用量為P1條件下，處理5產量高于處理14;鉀施用量為K1條件下，處理9產量高于14，說明施用少量磷、鉀肥能夠提高玉米產量，其正交互作用明顯。磷、鉀施用量分別為P2和K2條件下，處理6 （N2P2K2）的玉米產量最高。
在P2水平下，不同氮鉀施用量處理（2，3，6，8-11，13）中玉米產量大小依次為N2>N3>N1>N0，K2>K3>K0>K1。氮施用量為N1條件下，處理13產量高于處理3;鉀施用量為K1條件下，處理9產量高于13，可見施氮水平低時，增加鉀肥施用量造成玉米減產;施鉀水平低時，增加氮肥施用量可提高玉米產量。氮、鉀施用量分別為P2和K2條件下，處理6（N2P2K2）的玉米產量最高。
在K2水平下，不同氮鉀施用量處理（2-7，11，13）中玉米產量大小依次為N2>N3>N1>N0，P2>P3>P0>P1。氮施用量為N1條件下，處理12產量高于處理3;磷施用量為K1條件下，處理5產量高于12，可見施氮水平低時，增加磷肥施用量會造成玉米減產;施磷水平低時，增加氮肥施用量可提高玉米產量。氮、磷施用量分別為P2和K2條件下，處理6（N2P2K2）的玉米產量最高。由此可見，處理6（N2P2K2）的氮磷鉀肥施用量配比效果最好，能夠顯著提高玉米產量。
2.3氮、磷、鉀肥對玉米的增產效果
施肥的增產效果可以用肥料增產率來表征[11]，肥料增產率計算公式如下：
通過肥料增產率計算公式，結合表2中各施肥處理得到的玉米產量數據進行計算，用處理6（全肥區）的產量分別與處理2（無氮區）、處理4（無磷區）和處理8（無鉀區）進行比較，分別得出氮、磷、鉀肥對玉米的增產效率（表3）。由表3可知，施用純氮260kg/hm2可增產2465.3kg/hm2，增長率為40.58%;施用純磷90kg/hm2可增產549.0kg/hm2，增產率為6.85%;施用純鉀90.0kg/hm2可增產181.7kg/hm2，增產率為2.17%。從增產率可以看出氮肥對玉米增產效率最高，鉀肥次之，磷肥增產效率最低。 2.4 肥料效應函數模型的建立
運用數據處理軟件分別采用三元二次方程和二元二次方程對各處理的玉米產量進行回歸統計分析，并利用一元二次方程對玉米產量進行擬合[11-12]，建立的肥料效應函數模型及其結果，如表4所示。根據不同方程擬合的決定系數選擇最適模型，并通過分析模型確定玉米最高產量及其對應的氮、磷、鉀肥施用量。
從表4分析結果可以看出，本試驗三元二次回歸方程檢驗中的F值>F0.05，相關系數R為0.985，說明玉米產量與氮磷鉀施肥量之間具有顯著相關性。在二元二次回歸方程檢驗中，氮磷、氮鉀函數方程中的F值>F0.1，相關系數R均在0.980以上，而磷鉀函數方程中的F值< F0.1，R值僅有0.896，說明玉米產量與氮、磷、鉀肥存在部分相關性，不能準確的反映三者之間的關系;同樣一元二次函數方程中僅有氮磷、氮鉀的函數方程R值較好，而磷鉀一元二次方程函數R值為0.902，不符合要求。因此選用三元二次方程作為肥料效應函數模型最為適合。通過對氮、磷、鉀肥單元素分析，求導得出最大施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60 kg/hm2，對應的最高產量為8513.80kg/hm2。
3 結論
通過“3414”肥效試驗得出施用適量的氮、磷、鉀肥能夠顯著增加玉米產量，并且氮、磷、鉀肥對玉米的增產率順序為氮>鉀>磷。從肥料的交互作用分析來看，三種肥料因子間都存在正向交互作用，但其交互作用程度和規律性并不清晰。
運用不同的數學模擬方法獲得玉米氮磷鉀肥三元二次肥效方程，經過檢驗達到顯著水平，并確定此區域玉米產量8513.80 kg/hm2的施肥量為最大施肥量，其對應氮、磷、鉀施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60kg/hm2。
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作者簡介：李旭，碩士，農藝師，研究方向：土壤肥料。
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