馬志超，張明學(xué)，周倉軍，馬 麗，王錄科，王銀福，馬治賢

(1 寶雞市陳倉區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，陜西 寶雞 721300;2 西北農(nóng)林科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

關(guān)中西部玉米氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)最佳施肥量研究

馬志超1，張明學(xué)1，周倉軍1，馬 麗2，王錄科1，王銀福1，馬治賢1

(1 寶雞市陳倉區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，陜西 寶雞 721300;2 西北農(nóng)林科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

【目的】 建立陜西關(guān)中平原西部玉米氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，確定經(jīng)濟(jì)最佳施肥量，為陜西關(guān)中西部玉米科學(xué)施肥提供參考?！痉椒ā?2006-2010年，在陜西寶雞市陳倉區(qū)分不同肥力水平設(shè)置玉米“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)27個(gè)，分析玉米相對產(chǎn)量與土壤有效養(yǎng)分含量的相關(guān)性，通過回歸方程確定土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)最佳施肥量。【結(jié)果】 關(guān)中西部玉米相對產(chǎn)量與土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量存在對數(shù)函數(shù)關(guān)系，且所得對數(shù)方程達(dá)顯著水平。按照玉米相對產(chǎn)量55%，75%，85%和95%為臨界值標(biāo)準(zhǔn)，建立了關(guān)中西部玉米的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，土壤養(yǎng)分可分為極高、高、中、低、極低5個(gè)級別，這5個(gè)級別對應(yīng)的土壤堿解氮含量分別為≥101、≥73～<101、≥52～<73、≥27～<52、<27 mg/kg，速效磷含量分別為≥82、≥28～<82、≥9～<28、≥1～<9、<1 mg/kg，速效鉀含量分別為≥194、≥155～<194、≥124～<155、≥79～<124、<79 mg/kg。關(guān)中西部玉米平均經(jīng)濟(jì)最佳施肥量為：純N 211.5 kg/hm2，P2O5166.5 kg/hm2，K2O 126.0 kg/hm2?！窘Y(jié)論】 得到了陜西關(guān)中西部玉米氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，并確定了經(jīng)濟(jì)最佳施肥量。

關(guān)中西部；玉米；氮磷鉀；豐缺指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)最佳施肥量

測土配方施肥技術(shù)的核心是協(xié)調(diào)作物需肥與土壤供肥之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)各種養(yǎng)分平衡供應(yīng)，以減少肥料用量，提高肥料利用效率，增加作物產(chǎn)量[1]。土壤養(yǎng)分含量水平和豐缺狀況是合理施肥的依據(jù)，是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)[2]。不同農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)土壤氮磷鉀養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)是根據(jù)農(nóng)作物對肥料的生物反應(yīng)來確定的，主要是為該區(qū)土壤肥力狀況評價(jià)和制定配方肥料提供可靠依據(jù)[3-4]，因此開展測土配方施肥工作，必須建立土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和相應(yīng)的推薦施肥指標(biāo)體系。

寶雞市陳倉區(qū)是陜西關(guān)中西部糧食生產(chǎn)第一大縣，玉米是陳倉區(qū)第二大作物，年播種面積2.33萬hm2，常年單產(chǎn)6 750 kg/hm2。根據(jù)大田調(diào)查資料，該區(qū)玉米施肥主要存在氮肥施用過量、鉀肥不足、氮磷鉀配比不合理等問題。2005年以來，陳倉區(qū)實(shí)施了國家測土配方施肥財(cái)政補(bǔ)貼項(xiàng)目，分不同區(qū)域開展了玉米“3414”肥效試驗(yàn)研究，取得了大量的田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料。本研究對多年多點(diǎn)玉米“3414”試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理分析，旨在建立和完善適合該區(qū)域玉米施肥的指標(biāo)體系，確定不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)最佳施肥量，為關(guān)中西部玉米科學(xué)施肥提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

寶雞市陳倉區(qū)位于關(guān)中平原西部，隴海鐵路橫貫東西，寶成、寶中鐵路通往南北，310國道和西寶高速公路、西寶北、中、南線穿境而過。境內(nèi)川塬丘山各類生態(tài)類型俱全。該區(qū)海拔550～1 400 m，土壤類型以潮土、土婁土為主，屬于半干旱暖溫帶季風(fēng)氣候類型，常年降雨量690 mm，無霜期220 d，有效積溫3 800 ℃，年平均溫度13.2 ℃，年極端最高溫度 41.5 ℃，最低溫度-15 ℃。全區(qū)共轄18個(gè)鎮(zhèn)，338個(gè)行政村，13.2萬農(nóng)戶，總?cè)丝?0萬人，其中農(nóng)業(yè)人口49萬人。全區(qū)耕地面積4.48萬hm2，糧食種植以小麥-玉米一年兩熟或兩年三熟制輪作制度為主。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2006-2010年，在全區(qū)不同肥力水平區(qū)域共布置27個(gè)玉米“3414”田間肥效試驗(yàn)，其中川道玉米13個(gè)，塬區(qū)玉米9個(gè)，丘陵山區(qū)玉米5個(gè)。試驗(yàn)采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計(jì)方案，設(shè)置氮、磷、鉀3個(gè)因素，每因素4個(gè)水平，14個(gè)處理，不設(shè)重復(fù)，共14個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列?！?414”試驗(yàn)各因素水平設(shè)置見表1。4個(gè)水平的含義：0水平為不施肥，2水平指當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚?水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥水平)。

供試玉米品種為鄭單958、浚單20和豫玉22。試驗(yàn)肥料氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)，鉀肥為硫酸鉀(含K2O 50%)。在玉米播種前，選擇合適的試驗(yàn)地塊，在每一試驗(yàn)地采用“S”形采集耕層(0～20 cm)土樣 15 個(gè)，將各土樣混合，風(fēng)干，過孔徑 2 mm 和 0. 25 mm 篩，分別用于測定有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀等有效養(yǎng)分含量。

田間土壤養(yǎng)分含量測定按照國家測土配方施肥技術(shù)規(guī)范的方法進(jìn)行，其中土壤有機(jī)質(zhì)含量用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法測定；堿解氮含量用1 mol/L氫氧化鈉堿解擴(kuò)散硼酸吸收法測定；土壤速效磷含量用pH 8.5、0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度計(jì)比色法測定；土壤速效鉀含量用pH 7.0、1.0 mol/L醋酸銨浸提-原子吸收火焰光度計(jì)法測定[5]。在收獲時(shí)去除邊行，按小區(qū)單收單打，分區(qū)進(jìn)行考種，折算出單位面積產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用“3414”試驗(yàn)中的5個(gè)處理來制定土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，即：對照區(qū)(CK)、缺氮區(qū)(PK)、缺磷區(qū)(NK)、缺鉀區(qū)(NP)和氮磷鉀區(qū)(NPK)，分別對應(yīng)“3414”完全實(shí)施方案中(表1)的處理1、2、4、8和6。

相對產(chǎn)量的計(jì)算公式為：

缺素區(qū)相對產(chǎn)量=缺素區(qū)產(chǎn)量/全肥區(qū)產(chǎn)量×100%。

數(shù)據(jù)處理采用SAS軟件和Excel軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米“3414”肥效試驗(yàn)耕層土壤養(yǎng)分含量

試驗(yàn)田耕層0～20 cm土壤養(yǎng)分含量情況見表2。由表2可知，試驗(yàn)田耕層0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量為10.2～14.6 g/kg，平均為12.4 g/kg；土壤堿解氮含量在56.0～78.0 mg/kg，平均為69.3 mg/kg；土壤速效磷含量在12.0～36.8 mg/kg，平均為30.1 mg/kg；土壤速效鉀含量在167.0～218.0 mg/kg，平均為189.9 mg/kg。

表2 陜西寶雞陳倉區(qū)試驗(yàn)田耕層(0～20 cm)的土壤養(yǎng)分含量Table 2 Nutrient contents of trial topsoil (0-20 cm) in Chencang,Baoji,Shaanxi

2.2 “3414”肥效試驗(yàn)中不同處理的玉米產(chǎn)量

通過所布置的玉米“3414”大田試驗(yàn)，得到了不同處理下玉米收獲產(chǎn)量，結(jié)果見表3。由表3可以看出，經(jīng)過對27個(gè)玉米“3414”肥效試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對照區(qū)平均產(chǎn)量為5 869.5 kg/hm2，缺氮區(qū)平均產(chǎn)量為6 780.0 kg/hm2，缺磷區(qū)平均產(chǎn)量為6 948.0 kg/hm2，缺鉀區(qū)平均產(chǎn)量為7 414.5 kg/hm2，施肥中量水平區(qū)平均產(chǎn)量為8 211.0 kg/hm2，高氮區(qū)平均產(chǎn)量為7 933.5 kg/hm2，高磷區(qū)平均產(chǎn)量為7 609.5 kg/hm2，高鉀區(qū)平均產(chǎn)量為7 734.0 kg/hm2。從以上結(jié)果得出，缺素對玉米產(chǎn)量的限制因素存在差異，影響程度由大到小依次為氮>磷>鉀；施肥對玉米產(chǎn)量的提高程度不同，肥效由大到小依次為氮>鉀>磷。

2.3 土壤速效養(yǎng)分含量與玉米相對產(chǎn)量的關(guān)系

相對產(chǎn)量是衡量土壤中某種養(yǎng)分豐缺狀況的參考依據(jù)[6]，按照相對產(chǎn)量將土壤養(yǎng)分劃分為極高、高、中、低、極低5個(gè)等級[7-8]。通過對同一土壤類型多點(diǎn)“3414”試驗(yàn)的相對產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量測試值的相關(guān)分析，以土壤養(yǎng)分含量為橫坐標(biāo)、缺素區(qū)相對產(chǎn)量為縱坐標(biāo)建立對數(shù)方程，求解特定相對產(chǎn)量下的土壤養(yǎng)分含量，從而劃分極高、高、中、低、極低5個(gè)等級，為一般大田生產(chǎn)中土壤養(yǎng)分狀況評價(jià)和合理施肥提供基礎(chǔ)參數(shù)[9-10]。在陳倉區(qū)玉米田間共布置了27個(gè)“3414”試驗(yàn)點(diǎn)，得到土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量測定值各27個(gè)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)缺素區(qū)相對產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量測定值之間并無顯著相關(guān)關(guān)系，因此采用去除不合理點(diǎn)數(shù)的方法，提高相對產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量測定值之間的相關(guān)性[11-12]。

表3 陜西寶雞陳倉區(qū)玉米“3414”肥效試驗(yàn)中不同處理的玉米產(chǎn)量Table 3 Maize yields in all “3414” fertilizer treatments in Chencang,Baoji,Shaanxi

以試驗(yàn)點(diǎn)土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量測定值(x)為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)缺素區(qū)的相對產(chǎn)量(y)為縱坐標(biāo)，繪制散點(diǎn)圖[13-14]，并添加趨勢線(圖1)，可得到土壤養(yǎng)分含量與相對產(chǎn)量的對數(shù)回歸方程(表4)。

圖1 陜西寶雞陳倉區(qū)玉米地土壤速效養(yǎng)分含量與缺素區(qū)相對產(chǎn)量的關(guān)系Fig.1 Relationships between soil nutrient contents and maize relative yield in element deficient areas in Chencang,Baoji,Shaanxi

表4 陜西寶雞陳倉區(qū)土壤速效養(yǎng)分含量(x)與玉米缺素區(qū)相對產(chǎn)量(y)之間的回歸方程Table 4 Relationship between soil available nutrient contents (x) and maize relative yield(y) in element deficient areas in Chencang,Baoji,Shaanxi

注：**.P<0.05,**.P<0.01,表6同。

Note:*.P<0.05,**.P<0.01,the same for table 6.

將擬合得到的以上3個(gè)回歸方程分別進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，玉米地土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別與相應(yīng)的缺素區(qū)相對產(chǎn)量顯著相關(guān)(P<0.05)，這說明得到的3個(gè)方程均可靠，可用于土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的確定。

2.4 玉米田土壤速效養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的確定

以缺素區(qū)玉米相對產(chǎn)量55%，75%，85%和95%為臨界值標(biāo)準(zhǔn)[15-16]，將以上各臨界值作為y值代入表4對數(shù)回歸方程中，得到對應(yīng)的土壤有效養(yǎng)分含量，即土壤有效養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)值。利用SAS 9.3系統(tǒng)軟件分別對玉米田土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量的分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后根據(jù)分析結(jié)果對初步制定的土壤堿解氮、速效磷和速效鉀豐缺指標(biāo)進(jìn)行校正，得到校正后的豐缺指標(biāo)見表5。

表5 陜西寶雞陳倉區(qū)玉米田土壤氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)Table 5 Soil abundant/lack index of nitrogen,phosphorus and potassium in Chencang,Baoji,Shaanxi

由表5可以看出，玉米田土壤堿解氮豐缺指標(biāo)臨界值分別為27，52，73和101 mg/kg，土壤速效磷豐缺指標(biāo)臨界值分別為1，9，28和82 mg/kg，土壤速效鉀豐缺指標(biāo)臨界值分別為79，124，155和194 mg/kg。

2.5 玉米經(jīng)濟(jì)最佳施肥量的確定

作物經(jīng)濟(jì)最佳施肥量是指邊際成本等于邊際利潤，肥料的邊際利潤為零時(shí)的施肥量，運(yùn)用農(nóng)業(yè)部測土配方施肥項(xiàng)目“3414”肥效試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析軟件，對陳倉區(qū)27個(gè)玉米“3414”肥效試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，其中有13個(gè)試驗(yàn)肥料效應(yīng)方程式擬合結(jié)果呈顯著水平，回歸分析結(jié)果見表6。由表6可以看出，13個(gè)玉米試驗(yàn)平均經(jīng)濟(jì)最佳施肥量及配比為：純N 211.5 kg/hm2，P2O5166.5 kg/hm2，K2O 126.0 kg/hm2，氮、磷、鉀比為1∶0.79∶0.6，最佳產(chǎn)量7 978.5 kg/hm2。其中川道7個(gè)試驗(yàn)平均經(jīng)濟(jì)最佳施肥量及配比為：純氮205.5 kg/hm2，P2O5190.5 kg/hm2，K2O 156.0 kg/hm2，氮、磷、鉀比為1∶0.93∶0.76，最佳產(chǎn)量 8 433.0 kg/hm2；塬區(qū)(4個(gè))及丘陵區(qū)(2個(gè))平均經(jīng)濟(jì)最佳施肥量和配比為：純氮222.0 kg/hm2，P2O5124.5 kg/hm2，K2O 82.5 kg/hm2，氮、磷、鉀比為1∶0.56∶0.37，最佳產(chǎn)量7 185.0 kg/hm2。

表6 陜西寶雞陳倉區(qū)玉米“3414”肥效試驗(yàn)回歸分析結(jié)果Table 6 Regression analysis of maize “3414” fertilization trials in Chencang,Baoji,Shaanxi

續(xù)表6 Continued table 6

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，在陜西西部的寶雞陳倉區(qū)不同肥力水平區(qū)域的27個(gè)玉米“3414”肥料肥效試驗(yàn)中，有13個(gè)試驗(yàn)肥料效應(yīng)方程式擬合結(jié)果呈顯著水平，得出如下結(jié)論：

1)關(guān)中西部玉米相對產(chǎn)量與土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量存在對數(shù)函數(shù)關(guān)系，且所得對數(shù)相關(guān)方程達(dá)顯著水平。

2)按照玉米相對產(chǎn)量55%，75%，85%和95%為臨界值標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)土壤養(yǎng)分級別分為極高、高、中、低、極低5個(gè)級別，其中以上5個(gè)級別對應(yīng)土壤堿解氮含量分別為≥101、≥73～<101、≥52～<73、≥27～<52、<27 mg/kg；速效磷含量分別為≥82、≥28～<82、≥9～<28、≥1～<9、<1 mg/kg；速效鉀含量分別為≥194、≥155～<194、≥124～<155、≥79～<124、<79 mg/kg。

3)經(jīng)計(jì)算可知，關(guān)中西部玉米平均經(jīng)濟(jì)最佳施肥量及配比為：純N 211.5 kg/hm2，P2O5166.5 kg/hm2，K2O 126.0 kg/hm2，氮、磷、鉀比為1∶0.79∶0.6，最佳產(chǎn)量為7 978.5 kg/hm2。其中川道7個(gè)試驗(yàn)平均經(jīng)濟(jì)最佳施肥量及配比為：純N 205.5 kg/hm2，P2O5190.5 kg/hm2，K2O 156.0 kg/hm2，氮、磷、鉀比為1∶0.93∶0.76，最佳產(chǎn)量8 433.0 kg/hm2；塬區(qū)(4個(gè))及丘陵區(qū)(2個(gè))6個(gè)試驗(yàn)平均經(jīng)濟(jì)最佳施肥量和配比為：純N 222.0 kg/hm2，P2O5124.5 kg/hm2，K2O 82.5 kg/hm2，氮、磷、鉀比為1∶0.56∶0.37，最佳產(chǎn)量7 185.0 kg/hm2。

一般在建立區(qū)域測土配方施肥指標(biāo)體系時(shí)，需要20～30 個(gè)“3414”肥效試驗(yàn)，本研究建立的玉米氮磷鉀養(yǎng)分指標(biāo)體系是在27個(gè)“3414”肥效試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而且連續(xù)實(shí)施5年，具有一定的持續(xù)性和代表性；由于受試驗(yàn)地力不均、自然災(zāi)害及人為因素等方面的影響，27 個(gè)“3414”肥效試驗(yàn)顯著性檢驗(yàn)通過率僅為48%，但與本地區(qū)同類試驗(yàn)研究相比，顯著性基本達(dá)到合理的比例。推薦施肥時(shí)未考慮有機(jī)肥和微肥，而研究區(qū)有機(jī)質(zhì)含量較低，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注重加強(qiáng)有機(jī)肥的施用。試驗(yàn)分析得出的經(jīng)濟(jì)最佳施肥量與常規(guī)施肥量(純N 180 kg/hm2，P2O545 kg/hm2，K2O 60 kg/hm2)相比，磷、鉀肥施用量提高，施肥比例更趨合理，針對性和實(shí)效性更強(qiáng)，對指導(dǎo)關(guān)中西部玉米科學(xué)施肥具有十分重要的理論和實(shí)際意義。

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Abundant/lack index of nitrogen,phosphorus,and potassium for maize in Western Guanzhong and determination of economic optimum fertilization rate

MA Zhi-chao1,ZHANG Ming-xue1,ZHOU Cang-jun1,MA Li2,WANG Lu-ke1,WANG Yin-fu1,MA Zhi-xian1

(1AgriculturalTechnologyExtensionServiceCenterofBaojiChencangDistrict,Baoji,Shaanxi721300,China;2CollegeofAnimalScienceandTechnology,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 This study established maize abundant/lack index of nitrogen,phosphorus and potassium in Western Guanzhong and determined economic optimum fertilization rate to provide guidance for scientific fertilization of maize.【Method】 A total of 27 maize “3414” fertilization experiments were conducted in areas with different soil fertility levels in Chencang,Baoji,Shaanxi from 2006 to 2010.The relationship between maize relative yield and soil available nutrients was analyzed,and soil abundant/lack index and the economic optimum fertilization rate were determined through regression method.【Result】 Significant logarithmic relationships were found between maize relative yield and contents of soil alkali-hydrolyzable nitrogen,available phosphorus and potassium.With the critical standards of relative maize yields of 55%,75%,85% and 95%,the maize soil abundant/lack index in Western Guanzhong were established. It had five levels of extremely high,high,medium,low and extremely low,which had soil alkali-hydrolyzable nitrogen contents of ≥101,≥73-<101,≥52-<73,≥27-<52,and <27 mg/kg,soil available phosphorus contents of ≥82,≥28-<82,≥9-<28,≥1-<9,and <1 mg/kg,and soil available potassium contents of ≥194,≥155-<194,≥124-<155,≥79-<124,and <79 mg/kg,respectively.The economic optimum fertilization rates for maize in Western Guanzhong were:pure nitrogen 211.5 kg/hm2,phosphorus pentoxide 166.5 kg/hm2,and potassium oxide 126.0 kg/hm2.【Conclusion】 The abundant/lack index of nitrogen,phosphorus and potassium for maize in Western Guanzhong was established and the economic optimum fertilization rate was determined.

Western Guanzhong;maize;nitrogen,phosphorus and potassium;abundant/lack index;economic optimum fertilization rate

時(shí)間:2015-10-13 08:46

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.11.022

2014-04-03

農(nóng)業(yè)部測土配方施肥項(xiàng)目(農(nóng)發(fā)[2005]8 號,農(nóng)財(cái)[2005]101 號)

馬志超(1963-)，男，陜西武功人，研究員，主要從事測土配方施肥技術(shù)研究與推廣。E-mail:mzc6212164@126.com

S14-33；S513

A

1671-9387(2015)11-0145-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151013.0846.044.html