不同氮磷鉀施用量對黑土玉米產(chǎn)量的影響

不同氮磷鉀施用量對黑土玉米產(chǎn)量的影響

氮、磷、鉀是植物生長所必需的大量養(yǎng)分，主要來源于土壤和肥料。經(jīng)濟(jì)有效的施用化學(xué)肥料是生產(chǎn)上所尋求的理想目標(biāo),但由于各地區(qū)間氣候條件、土壤條件和作物品種及生產(chǎn)要素存在較大的差異,使得科學(xué)家在某地所取得的最優(yōu)方案不能在一個(gè)廣泛的區(qū)域推廣,即使多點(diǎn)試驗(yàn)所獲得的優(yōu)化方案也會(huì)因土壤肥力變化和品種更新而變得不適合。為此,許多學(xué)者不斷地探索簡單而實(shí)用性強(qiáng)的施肥方案,先后提出了測土配方施肥[2~4]、專家系統(tǒng)與施肥模型[5~8]、營養(yǎng)診斷[9~11]及數(shù)種施肥方法指導(dǎo)生產(chǎn)[12~15],但這些施肥方法、模型和模式各有其優(yōu)點(diǎn)和不足之處,并且需要用田間檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)作為參數(shù)來驗(yàn)證。田間試驗(yàn)的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高,結(jié)論可靠,但需要耗費(fèi)很多的人力,物力和時(shí)間,難以在較大的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn),這樣在技術(shù)上就需要人們利用各種條件盡可能多的進(jìn)行田間試驗(yàn)。因此,本研究通過在海倫市進(jìn)行系統(tǒng)的田間肥料試驗(yàn),以尋求作物達(dá)到最高產(chǎn)量時(shí)的氮磷鉀最佳施用量,為生產(chǎn)提供技術(shù)支撐,為測土配方施肥、施肥模型與專家系統(tǒng)提供驗(yàn)證時(shí)所需要的參數(shù)。1材料和方法1.1土壤理化性質(zhì)試驗(yàn)田位于東北黑土帶中部,黑龍江省海倫市國家野外科學(xué)觀測研究站示范區(qū)內(nèi),該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年一季,主產(chǎn)大豆和玉米。供試農(nóng)田土壤基本情況如下:有機(jī)質(zhì)含量42.2gkg-1,土壤全氮含量1.9gkg-1,全磷含量1.6gkg-1,全鉀含量19.8gkg-1,速效氮205mgkg-1,速效磷39.7mgkg-1,速效鉀198mgkg-1,交換量(CEC)35cmolkg-1,pH6.8;物理性質(zhì):0~20cm,容重1.13gcm-3,0~35cm土壤機(jī)械組成,2.0~0.2mm占36%;0.02~0.002mm占31%;<0.002mm占33%。1.2玉米肥力施肥試驗(yàn)本試驗(yàn)設(shè)有6個(gè)N水平、5個(gè)P水平、4個(gè)K水平,共l6個(gè)處理(表1),4次重復(fù),64個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)面積為32.2m2。試驗(yàn)共進(jìn)行了2年,指示作物均為玉米和大豆,采用玉米-大豆輪作的方式。玉米品種為海玉6,大豆品種為黑農(nóng)35。玉米施肥方式:磷鉀肥作基肥一次性施入,尿素1/3作底肥,2/3作追肥。大豆施肥方式:氮磷鉀肥均作為底肥一次性施入。1.3統(tǒng)計(jì)分析文中數(shù)據(jù)用SASV9軟件進(jìn)行單因素方差分析和回歸分析,用Duncun(SSR)方法分析處理間平均數(shù)在P<0.05水平的差異顯著性。2結(jié)果與分析2.1施肥量與肥量量分配不同氮、磷、鉀用量與無肥處理相比,玉米產(chǎn)量在第一年分別高出6.1%~75.2%,最高產(chǎn)量為5008.3kghm-2(處理5),比當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥量增產(chǎn)38.0%,比無肥處理增產(chǎn)75.2%。玉米產(chǎn)量在第二年分別高出1.3%~111.5%,最高產(chǎn)量為7650.0kghm-2(處理4),比當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥量增產(chǎn)63.8%,比無肥處理增產(chǎn)111.5%(表2)。兩年的試驗(yàn)結(jié)果顯示,處理1與處理2產(chǎn)量差異不顯著,磷鉀配合施用效果與無肥處理差異不顯著,表明黑土供應(yīng)磷鉀能力較強(qiáng),在滿足作物對磷鉀需求的基礎(chǔ)上施用氮肥,玉米增產(chǎn)效果明顯。不合理的氮磷鉀配比(處理7,9,12,14,15)間產(chǎn)量差異不顯著。兩年均能獲得高產(chǎn)的是處理4、5、6、10、14,其中最好的氮磷鉀施用量為N150kghm-2,P2O590kghm-2,K2O40kghm-2,氮磷鉀的配比為N∶P∶K=1∶0.26∶0.22。不同氮、磷、鉀用量與無肥處理相比,大豆產(chǎn)量第一年高出1.4%~62.1%,最高產(chǎn)量為2458.3kghm-2(處理4),比當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥量增產(chǎn)77.7%,比無肥處理增產(chǎn)62.1%。大豆產(chǎn)量在第二年分別高出11.7%~69.1%,最高產(chǎn)量為3183.4kghm-2(處理4),比當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥量增產(chǎn)51.3%,比無肥處理增產(chǎn)69.1%(表3)。連續(xù)兩年試驗(yàn)結(jié)果表明,處理2、3、7、8、9、12的大豆產(chǎn)量與無肥處理差異不顯著,其原因在于大豆是一種耐貧瘠和能共生固氮的作物,在高肥力的黑土上,大豆需要科學(xué)的施肥方案,才能獲得高產(chǎn)。處理4(N60kghm-2,P2O560kghm-2,K2O40kghm-2)連續(xù)兩年均獲得最高產(chǎn)量,明確了在該地區(qū)同等土壤肥力條件下,大豆氮磷鉀最優(yōu)配比N∶P∶K=1∶0.44∶0.55。2.2不同氮、磷、鉀的使用對玉米和大豆的產(chǎn)量有影響2.2.1化肥最佳施用量對玉米產(chǎn)量的影響在滿足玉米磷、鉀肥的基礎(chǔ)上,第一年施氮量在每公頃0~200kg范圍內(nèi),隨著施氮量的增加玉米產(chǎn)量呈增加的趨勢;當(dāng)施氮量高于200kghm-2時(shí),隨著施氮量增加,玉米產(chǎn)量下降,表明該地區(qū)玉米施氮量超過200kghm-2時(shí)對玉米增產(chǎn)效果減弱。第二年施氮量在每公頃0~150kg范圍內(nèi),隨著施氮量的增加玉米產(chǎn)量呈增加的趨勢;當(dāng)施氮量高于150kghm-2時(shí),隨施氮量增加,玉米產(chǎn)量下降(圖1)。參照韓秉進(jìn)和D.Haene等提供的方法,對不同氮肥施用量與玉米產(chǎn)量進(jìn)行一元二次多項(xiàng)式方程擬合,對所擬合的方程求導(dǎo),得出第一年玉米氮肥最佳施用量為212.5kghm-2,最高產(chǎn)量為4721.1kghm-2;第二年玉米氮肥最佳施用量為165.8kghm-2,最高產(chǎn)量為6317.0kghm-2。根據(jù)本試驗(yàn)的結(jié)果、前人的研究結(jié)論以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),建議玉米最佳施氮量為150~200kghm-2。在滿足大豆磷、鉀肥的基礎(chǔ)上,不同氮肥用量大豆最高產(chǎn)量第一年和第二年均為處理4。施氮量在每公頃0~60kg的范圍內(nèi),大豆產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加;當(dāng)施氮量高于60kghm-2時(shí),隨著施氮量的增加,大豆產(chǎn)量降低(圖2),表明該地區(qū)施氮量超過60kghm-2時(shí)大豆增產(chǎn)效果減弱。對所擬合的方程求導(dǎo),得出第一年大豆氮肥最佳施用量為86.1kghm-2,最高產(chǎn)量為2318.2kghm-2;第二年大豆氮肥最佳施用量為80.4kghm-2,最高產(chǎn)量為2975.1kghm-2。根據(jù)本試驗(yàn)的結(jié)果、前人的研究結(jié)論以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),建議大豆最佳施氮量為50~80kghm-2。2.2.2物理量對大豆產(chǎn)量的影響在滿足玉米氮、鉀肥的基礎(chǔ)上,不同磷肥用量玉米最高產(chǎn)量第一年和第二年均為處理4。施磷量在每公頃0~60kg范圍內(nèi),玉米產(chǎn)量隨施磷量的增加而增加;當(dāng)施磷量高于60kghm-2時(shí),隨著施磷量的增加,玉米產(chǎn)量降低(圖3),表明該地區(qū)施磷量超過60kghm-2時(shí)對玉米增產(chǎn)效果減弱。對所擬合的方程求導(dǎo),得出第一年玉米磷肥最佳施用量為77.0kghm-2,最高產(chǎn)量為4537.5kghm-2;第二年玉米磷肥最佳施用量為123.2kghm-2,最高產(chǎn)量為6725.3kghm-2。根據(jù)本試驗(yàn)的結(jié)果、前人的研究結(jié)論以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),建議玉米最佳施磷量為70~90kghm-2。在滿足大豆氮、鉀肥的基礎(chǔ)上,不同磷肥用量大豆最高產(chǎn)量第一年和第二年均為處理4。施磷量在每公頃0~60kg范圍內(nèi),大豆產(chǎn)量隨施磷量的增加而增加;當(dāng)施磷量高于60kghm-2時(shí),隨著施磷量的增加,大豆產(chǎn)量降低(圖4),表明該地區(qū)施磷量超過60kghm-2時(shí)對大豆增產(chǎn)效果減弱。對所擬合的方程求導(dǎo),得出第一年大豆磷肥最佳施用量為70.2kghm-2,最高產(chǎn)量為2258.5kghm-2;第二年大豆磷肥最佳施用量為85.7kghm-2,大豆最高產(chǎn)量為2881.6kghm-2。根據(jù)本試驗(yàn)的結(jié)果、前人的研究結(jié)論以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),建議大豆最佳施磷量為60~90kghm-2。2.2.3施鉀量對大豆產(chǎn)量的影響在滿足玉米氮、磷肥的基礎(chǔ)上,不同鉀肥用量玉米最高產(chǎn)量第一年和第二年均為處理4。施鉀量在每公頃0~40kg范圍內(nèi),玉米產(chǎn)量隨施鉀量的增加而增加(圖5)。對所擬合的方程求導(dǎo),得出第一年玉米鉀肥最佳施用量為36.5kghm-2,最高產(chǎn)量為4627.4kghm-2;第二年玉米鉀肥最佳施用量為32.3kghm-2,最高產(chǎn)量為7395.6kghm-2。根據(jù)本試驗(yàn)的結(jié)果、前人的研究結(jié)論以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),建議玉米最佳施鉀量為30~40kghm-2。在滿足大豆氮、磷肥的基礎(chǔ)上,不同鉀肥用量大豆最高產(chǎn)量第一年和第二年均為處理4。施鉀量在每公頃0~40kg范圍內(nèi),大豆產(chǎn)量隨施鉀量的增加而增加(圖6)。對所擬合的方程求導(dǎo),得出第一年大豆鉀肥最佳施用量為35.8kghm-2,最高產(chǎn)量為2409.3kghm-2;第二年大豆鉀肥最佳施用量為42.0kghm-2,最高產(chǎn)量為3236.0kghm-2。根據(jù)本試驗(yàn)的結(jié)果、前人的研究結(jié)論以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),建議大豆最佳施鉀量為30~40kghm-2。2.3不同氮、磷、鉀施用效率的分析2.3.1施氮量對施用量的影響在玉米施用磷、鉀肥相同的基礎(chǔ)上,與不施氮肥(處理2)相比,不同氮肥用量玉米產(chǎn)量第一年分別高出16.4%~65.1%;第二年分別高出25.4%~108.9%(表4)。根據(jù)韓秉進(jìn)提供的方法計(jì)算氮肥表觀利用率,兩年試驗(yàn)結(jié)果均表明,氮肥利用率與氮肥施用量間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,其方程為y=-25.74x+82.99(n=4,r=-0.98)。在施氮量達(dá)到150kghm-2時(shí),隨著施氮量的增加,氮肥利用率呈下降的趨勢。與不施氮肥(處理2)相比,經(jīng)濟(jì)效益第一年以處理5最好,增收1587.4元hm-2;第二年以處理4最好,增收3270.1元hm-2。高氮量處理(N:300kghm-2)并沒有達(dá)到最優(yōu)增收效果。在大豆施用磷、鉀肥相同的基礎(chǔ)上,與不施氮肥(處理2)相比,不同氮肥用量大豆產(chǎn)量第一年分別高出3.3%~65.6%;第二年分別高出3.3%~57.2%(表5)。與不施氮肥(處理2)相比,經(jīng)濟(jì)效益第一年以處理4最好,增收3443.8元hm-2;第二年以處理4最好,增收3999.1元hm-2。高氮量處理(N:150kghm-2)并沒有達(dá)到最優(yōu)增收效果。2.3.2施磷量及高磷量處理見表4在玉米施用氮、鉀肥相同的基礎(chǔ)上,與不施磷肥(處理8)相比,不同磷肥用量玉米產(chǎn)量第一年分別高出1.4%~24.7%;第二年分別高出9.9%~71.3%(表6)。兩年試驗(yàn)結(jié)果表明,磷肥利用率與磷肥施用量間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,其方程為:y=-0.295x+45.883(n=4,r=-1.00)。在施磷量達(dá)到60kghm-2時(shí),隨著施磷量的增加,磷肥利用率下降。與不施磷肥(處理8)相比,經(jīng)濟(jì)效益第一年處理4最好,增收304.6元hm-2;第二年以處理4最好,增收2064.2元hm-2。高磷量處理(P2O5:150kghm-2)并沒有達(dá)到最優(yōu)增收效果。在大豆施用氮、鉀肥相同的基礎(chǔ)上,與不施磷肥(處理8)相比,不同磷肥用量大豆產(chǎn)量第一年高出9.6%~71.0%;第二年分別高出3.2%~89.1%(表7)。兩年試驗(yàn)結(jié)果表明,磷肥利用率與磷肥施用量間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,其方程為:y=-0.4517x+65.583(n=4,r=-0.98)。在施磷量達(dá)到60kghm-2時(shí),隨著施磷量的增加,磷肥利用率下降。與不施磷肥(處理8)相比,經(jīng)濟(jì)效益第一年以處理4最好,增收3470.2元hm-2;第二年以處理4最好,增收4804.3元hm-2。高磷量處理(P2O5:120kghm-2)并沒有達(dá)到最優(yōu)增收效果。2.3.3施鉀時(shí)期及施鉀量對肥料利用率的影響在玉米施用氮、磷肥相同的基礎(chǔ)上,與不施鉀肥(處理13)相比,不同鉀肥用量玉米產(chǎn)量第一年分別高出7.2%~18.1%;第二年分別高出0.8%~16.8%(表8)。處理15與處理4相比,鉀肥利用率降低,表明增施鉀肥的同時(shí),增產(chǎn)效應(yīng)減弱,肥料利用率下降。與不施鉀肥(處理13)相比,經(jīng)濟(jì)效益第一年以處理4最好,增收507.0元hm-2;第二年以處理4最好,增收652.0元hm-2。高鉀量處理(K2O:60kghm-2)并沒有達(dá)到增收效果。在大豆施用氮、磷肥相同的基礎(chǔ)上,與不施鉀肥(處理13)相比,不同鉀肥用量大豆產(chǎn)量第一年分別高出0.5%~13.6%;第二年分別高出22.4%~30.4%(表9)。處理15與處理4相比,鉀肥利用率降低,表明增施鉀肥的同時(shí),增產(chǎn)效應(yīng)減弱,肥料利用率下降。與不施鉀肥(處理13)相比,經(jīng)濟(jì)效益第一年以處理4最好,增收598.4元hm-2;第二年以處理4最好,增收2296.1元hm-2。3結(jié)論3.1干旱條件下,通過提高化肥用量的措施,改善作物對化肥的吸收(1)干旱對施肥效果的影響。連續(xù)兩年試驗(yàn)玉米最高產(chǎn)量分別為處理5和處理4,而他們的差異主要是第一年比第二年每公頃多施50kg氮肥,但產(chǎn)量卻比第二年降低了34.5%。這主要是由于第一年全年降水量和玉米生育期內(nèi)降水量少,發(fā)生干旱(第一年全年降水量442mm,生育期降水量384mm;第二年全年降水量531mm,生育期降水量400mm)。在干旱條件下,氮肥不能溶解于土壤之中,因此能被作物吸收的極少,再加上干旱對作物本身的影響,所以需要在施氮量較多的情況下對作物進(jìn)行脅迫吸收,但所增加的產(chǎn)量極少,效益極低。當(dāng)把產(chǎn)量與施氮量進(jìn)行回歸分析時(shí),進(jìn)一步證明干旱條件下,氮施用量很高時(shí)不發(fā)生減產(chǎn)。在水分條件良好的