楊晉

鄧州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心為驗(yàn)證氮肥因子在玉米生產(chǎn)上的應(yīng)用增產(chǎn)效果，通過本次田間試驗(yàn)示范，建立玉米施肥數(shù)學(xué)模型，探索其最佳氮肥施用量，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)實(shí)際合理配比，為精準(zhǔn)精量施肥和精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

一、材料與方法

試驗(yàn)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(zhì)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(chǔ)養(yǎng)分：土壤有機(jī)質(zhì)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(yàn)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(jìn)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(yàn)方案。試驗(yàn)設(shè)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(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)面積30 m2，小區(qū)間隔、重復(fù)間隔均為50 cm，保護(hù)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(yàn)地采用人工點(diǎn)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(jìn)行考種。

2.分析工具。運(yùn)用Excel、SPSS等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)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(yù)測產(chǎn)量和進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。

二、結(jié)果與分析

（一）數(shù)據(jù)整理

由表1可知，假設(shè)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(chǔ)上，增施氮肥有利于促進(jìn)光和作用，提高生物學(xué)產(chǎn)量，可使葉片更加濃郁，植株更加健壯，根系發(fā)達(dá)，莖葉繁茂，增產(chǎn)效果明顯。但是當(dāng)增施氮肥達(dá)到極限最大值時，產(chǎn)量會呈下降趨勢。

（二）單因素回歸方程擬合

利用肥料效應(yīng)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(guān)系，數(shù)據(jù)分析過程中，回歸系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)都達(dá)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(jié)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(guān)系。

（三）回歸方程運(yùn)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(xué)求導(dǎo)的方法得出氮肥施用量x的最大值。即當(dāng)邊際產(chǎn)量等于0時產(chǎn)量y達(dá)最高，即dy/dx=0，此時施肥量為最高產(chǎn)量施肥量。通過求導(dǎo)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(jì)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(dǎo)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(guān)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(jié)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(shí)際。

（四）經(jīng)濟(jì)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(jì)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。

三、結(jié)論

（一）通過試驗(yàn)示范結(jié)果，獲得肥料效應(yīng)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(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)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(qiáng)追肥管理，促進(jìn)玉米最大最快地吸收肥料養(yǎng)分。

（三）從經(jīng)濟(jì)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(xué)方法，不同的試驗(yàn)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?nèi)f化的。因此，該回歸方程只限于本次試驗(yàn)。