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河南省玉米施肥效应对基础地力的响应

徐霞 赵亚南 黄玉芳 汪洋 孙笑梅 叶优良

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河南省玉米施肥效应对基础地力的响应

    作者简介: 徐霞 E-mail:xuxia2011@163.com;
    通讯作者: 叶优良, E-mail:ylye2004@163.com

Response of fertilization effect of maize to inherent soil productivity in Henan Province

    Corresponding author: YE You-liang, E-mail:ylye2004@163.com
  • 摘要: 【目的】整理2005—2013年在河南省布置的885个玉米“3414”田间试验,分析不同地力水平下玉米施肥后的增产效果、经济效益及氮、磷、钾肥利用效率,明确不同地力水平下河南省玉米施肥效应,为科学施肥提供理论依据。【方法】选取其中5个处理CK (N0P0K0)、–N (N0P2K2)、–P (N2P0K2)、–K (N2P2K0) 和NPK (N2P2K2) 的试验结果。按CK处理产量将供试885个试验地土壤基础地力划分为 < 4 t/hm2、4~6 t/hm2、6~8 t/hm2、> 8 t/hm2四个水平,收集了玉米施用氮、磷、钾肥的增产量、增产率、产值、施肥成本、施肥利润和产投比,计算了各施肥处理的农学效率、偏生产力、肥料贡献率、地力贡献率。【结果】四个地力水平的试验地样本量分别占总样本的15.35%、49.42%、29.42%、5.81%。NPK处理的增产量在四个地力水平下依次为3.04、2.49、1.88和1.12 t/hm2,且各地力水平间差异显著。增产率表现出和增产量一样的变化趋势,且下降趋势更明显。基础地力产量 < 4 t/hm2时,NPK处理的增产率平均达93.23%,而基础地力产量 > 8 t/hm2仅为14.44%。在施肥经济效益方面,各施肥处理的产值、施肥利润及产投比均随地力水平的提高而升高,各地力水平间差异显著。其中NPK处理的产值、施肥利润及产投比在地力产量 < 4 t/hm2时分别为10238元/hm2、8862元/hm2和5.75,在基础地力产量 > 8 t/hm2时分别为15407元/hm2、13736元/hm2和8.05。河南省土壤地力对玉米产量的贡献率平均为69.99%,各地力水平下的地力贡献率随地力水平的提高而显著提高,四个地力水平的地力贡献率平均依次为53.24%、67.68%、78.80%和86.63%。土壤氮素、磷素、钾素地力贡献率平均分别为78.32%(40.72%~100%)、88.47% (70.40%~100%)、90.02%(78.27%~99.31%),总体以钾地力贡献率最大,磷地力贡献率次之,氮地力贡献率最小。从地力水平变化的角度来看,氮素、磷素、钾素地力贡献率均随地力水平的提高而逐渐增高,其中各地力水平下土壤氮素的地力贡献率分别为65.08% (< 4 t/hm2)、77.04% (4~6 t/hm2)、85.32% (6~8 t/hm2)、90.47% (> 8 t/hm2)。不同地力水平下各施肥处理的偏生产力随地力水平的提高而显著升高,农学效率和肥料贡献率总体随地力水平的提高而下降,说明提高基础地力可降低玉米产量对外源肥料的依赖性。【结论】提高土壤基础地力能够促进玉米增产、增收,降低玉米对外源肥料的依赖。河南省玉米生产中应重视土壤培肥,并根据不同地力水平合理施肥以保证玉米高产稳产、提高养分利用效率、节本增收。
  • 图 1  河南省玉米基础地力分布频率

    Figure 1.  Distribution frequency of inherent soil productivity of maize in Henan Province

    图 2  河南省基础地力区域差异示意图

    Figure 2.  Regional difference in inherent soil productivity in Henan Province

    图 3  不同基础地力水平下河南省玉米氮磷钾配施的增产量和增产率

    Figure 3.  Maize yield increase and yield increase rate of NPK fertilizers under different inherent soil productivity in Henan Province

    图 4  不同基础地力水平下的地力贡献率

    Figure 4.  The relative contribution of inherent soil productivity to maize yield under different inherent soil productivity

    图 5  不同基础地力水平下的肥料贡献率

    Figure 5.  The relative contribution of fertilizer to maize yield under different inherent soil productivity

    表 1  不同基础地力水平下河南省玉米氮、磷、钾肥的增产量、增产率

    Table 1.  Maize yield increase of N, P, K fertilizers under different inherent soil productivity in Henan Province

    肥料种类
    Fertilizer
    地力水平 (t/hm2)
    Soil productivity
    增产量Increase (t/hm2)增产率Increase rate (%)
    范围Rang平均值Mean范围Rang平均值Mean
    N < 40.23~5.262.27 ± 1.03 a 4.31~145.5858.75 ± 31.71 a
    4~60.00~4.301.78 ± 0.90 b0.00~77.2431.10 ± 16.88 b
    6~80.00~3.611.31 ± 0.80 c0.00~48.8517.95 ± 11.30 c
    > 80.06~2.291.04 ± 0.58 d0.64~21.1711.09 ± 5.79 d
    P < 4–0.05~2.671.05 ± 0.61 a0.00~56.0020.66 ± 13.57 a
    4~6–0.58~2.430.88 ± 0.63 ab0.00~52.9914.39 ± 11.45 b
    6~8–0.40~2.080.75 ± 0.57 b0.00~33.7010.06 ± 8.00 c
    > 8–0.36~1.310.48 ± 0.44 c0.00~20.058.78 ± 5.76 d
    K < 4–0.23~1.820.68 ± 0.45 a0.00~36.9811.88 ± 7.95 a
    4~6–0.98~1.680.60 ± 0.49 ab0.00~33.7010.01 ± 8.41 ab
    6~8–0.59~1.570.54 ± 0.49 ab0.00~22.748.46 ± 5.86 b
    > 8–0.14~0.860.43 ± 0.28 b0.00~17.986.94 ± 5.80 c
    注(Note):同列数据后不同的小写字母表示不同地力水平间显著差异 (P < 0.05) Values followed by difference lowercase letters after the same column indicate significant differences among different soil productivity levels (P < 0.05).
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    表 2  不同基础地力下河南省玉米施肥经济效益 (yuan/hm2)

    Table 2.  Economic benefit of maize production under different treatments in the four inherent soil productivity levels in Henan Province

    处理
    Treatment
    地力水平
    Soil
    productivity
    (t/hm2)
    产值Gross income 施肥成本Fertilizer cost 施肥利润Net profit 产投比Input/output ratio
    范围
    Range
    平均
    Mean
    范围
    Range
    平均
    Mean
    范围
    Range
    平均
    Mean
    范围
    Range
    平均
    Mean
    CK <4 3888~6394 5315 ± 727 d
    4~6 6401~9599 8071 ± 893 c
    6~8 9600~12768 10863 ± 966 b
    >8 12816~14829 13587 ± 606 a
    NPK <4 6962~14592 10238 ± 1792 d 1113~3051 1598 ± 283 b 5596~12424 8862 ± 1609 d 2.90~8.51 5.75 ± 1.33 d
    4~6 7910~16311 12061 ± 1838 c 1113~2466 1669 ± 235 a 6158~14301 10142 ± 1823 c 3.12~11.01 6.34 ± 1.38 c
    6~8 9840~17983 13871 ± 1665 b 1113~2466 1729 ± 249 a 8299~15686 12054 ± 1562 b 3.97~11.11 7.11 ± 1.31 b
    >8 11232~17761 15407 ± 1377 a 1371~1928 1734 ± 203 a 11894~15666 13736 ± 1075 a 6.45~11.43 8.05 ± 122 a
    –N <4 4404~10795 6596 ± 1453 d 549~954 722 ± 123 b 3736~9808 6161 ± 1392 d 3.54~12.84 7.65 ± 2.34 d
    4~6 5522~13824 9241 ± 1429 c 489~1192 774 ± 134 a 3594~12045 8024 ± 1673 c 3.79~15.96 10.11 ± 2.31 c
    6~8 7406~15291 11814 ± 1476 b 551~914 784 ± 111 a 8461~14123 10989 ± 1371 b 5.20~20.25 12.63 ± 2.67 b
    >8 10416~15392 13721 ± 1283 a 597~895 791 ± 112 a 10238~14614 13008 ± 1092 a 12.16~17.69 14.46 ± 1.41 a
    –P <4 5378~12241 8494 ± 1694 d 766~1392 1133 ± 165 c 4578~10848 7564 ± 1664 d 3.26~11.65 6.85 ± 1.85 d
    4~6 6857~15122 10658 ± 1737 c 766~1392 1196 ± 157 b 4584~14341 9156 ± 1912 c 4.06~15.67 8.04 ± 1.98 c
    6~8 8885~16493 12721 ± 1508 b 765~1568 1244 ± 155 a 7821~15101 11481 ± 1434 b 5.38~15.47 9.30 ± 1.67 b
    >8 10841~16178 14251 ± 1409 a 1014~1392 1262 ± 137 a 10419~14965 13194 ± 1332 a 8.01~14.76 10.58 ± 1.46 a
    –K <4 6000~13109 9386 ± 1624 d 873~1568 1286 ± 189 b 4869~11956 8288 ± 1604 d 2.91~12.25 6.54 ± 1.61 d
    4~6 6408~15605 10987 ± 1725 c 873~1860 1361 ± 194 a 5406~13872 9405 ± 1726 c 3.23~13.57 7.18 ± 1.74 c
    6~8 9600~16689 13042 ± 1562 b 873~1861 1409 ± 182 a 8414~15122 11629 ± 1527 b 4.15~13.37 8.32 ± 1.55 b
    >8 11621~16416 14087 ± 1161 a 1131~1558 1416 ± 159 a 11389~14632 13271 ± 867 a 7.03~12.94 9.20 ± 1.27 a
    注(Note):同列数据后不同的小写字母表示不同地力水平间显著差异 (P < 0.05) Difference lowercase letters in the same column indicate significant differences among different soil productivity levels (P < 0.05).
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    表 3  不同基础地力下河南省玉米氮、磷、钾肥的农学效率和偏生产力

    Table 3.  Agronomic efficiency and partial factor productivity of N, P and K fertilizers in maize under different inherent soil productivity in Henan Province

    肥料种类
    Fertilizer
    地力水平(t/hm2)
    Soil productivity
    农学效率 Agronomic efficiency (kg/kg) 偏生产力Partial factor productivity (kg/kg)
    范围Range平均Mean范围Range平均Mean
    NPK < 44.36~16.319.53 ± 2.92 a13.13~28.3719.60 ± 3.76 d
    4~61.20~14.466.98 ± 2.79 b12.03~32.6620.99 ± 3.83 c
    6~80.06~12.405.03 ± 2.52 c14.19~32.8123.17 ± 3.58 b
    > 80.05~7.503.22 ± 2.09 d21.36~30.9225.25 ± 2.51 a
    N < 40.93~20.2511.19 ± 4.54 a21.24~53.1334.10 ± 6.50 d
    4~60.00~18.408.42 ± 4.13 b20.69~69.6337.04 ± 8.00 c
    6~80.09~17.276.11 ± 3.68 c28.93~57.6740.33 ± 5.95 b
    > 80.31~9.544.58 ± 2.53 d36.23~52.8643.60 ± 3.92 a
    P < 40.00~25.0012.40 ± 7.06 a49.43~122.5088.11 ± 20.04 c
    4~60.00~31.9011.16 ± 7.75 b45.02~140.0097.58 ± 20.98 b
    6~80.00~24.269.51 ± 6.96 c59.56~149.86108.38 ± 19.02 ab
    > 80.00~31.908.19 ± 7.09 d101.50~124.86114.86 ± 6.16 a
    K < 40.00~24.5910.50 ± 6.50 a52.25~122.5091.21 ± 17.83 c
    4~60.00~27.938.84 ± 6.84 ab56.15~140.00100.29 ± 18.60 b
    6~80.00~20.737.50 ± 6.08 b77.13~149.86110.08 ± 16.75 ab
    > 80.00~14.384.94 ± 4.06 c99.67~128.80114.39 ± 7.35 a
    注(Note):同列数据后不同的小写字母表示不同地力水平间显著差异 (P < 0.05) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different soil productivity levels (P < 0.05).
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  • [1] 中华人民共和国农业部. 中国农业统计资料[M]. 北京: 中国农业出版社, 2017.
    Ministry of Agriculture, PRC. China agriculture statistical report[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2017.
    [2] 徐春丽, 谢军, 王珂, 等. 中国西南地区玉米产量对基础地力和施肥的响应[J]. 中国农业科学, 2018, 51(1): 129–138. Xu C L, Xie J, Wang K, et al. The response of maize yield to inherent soil productivity and fertilizer in the Southwest China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(1): 129–138. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.01.012
    [3] 河南省统计局. 河南统计年鉴2016[M]. 北京: 中国统计出版社, 2017.
    Bureau of Statistics of Henan Province. Henan statistical yearbook 2016[M]. Beijng: China Statistics Press, 2017.
    [4] 朱兆良, 金继运. 保障我国粮食安全的肥料问题[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 19(2): 259–273. Zhu Z L, Jin J Y. Fertilizer use and food security in China[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 19(2): 259–273.
    [5] 张维理, 武淑霞, 冀宏杰, 等. 中国农业面源污染形势估计及控制对策Ⅰ. 21世纪初期中国农业面源污染的形势估计[J]. 中国农业科学, 2004, 37(7): 1009–1009. Zhang W L, Wu S X, Ji H J, et al. Estimation of agricultural non-point source pollution in China and the alleviating strategies[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2004, 37(7): 1009–1009.
    [6] 王宜伦, 白由路, 王磊, 等. 基于养分专家系统的小麦–玉米推荐施肥效应研究[J]. 中国农业科学, 2015, 48(22): 4483–4492. Wang Y L, Bai Y L, Wang L, et al. Effects of recommended fertilization based on nutrient expert in winter wheat and summer maize rotation system[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(22): 4483–4492. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.22.009
    [7] 王寅, 冯国忠, 焉莉, 等. 吉林省玉米施肥效果与肥料利用效率现状研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(6): 1441–1448. Wang Y, Feng G Z, Yan L, et al. Present fertilization effect and fertilizer use efficiency of maize in Jilin Province[J]. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2016, 22(6): 1441–1448.
    [8] 何萍, 徐新朋, 仇少君, 等. 我国北方玉米施肥产量效应和经济效益分析[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(6): 1387–1394. He P, Xu X P, Qiu S J, et al. Yield response and economic analysis of fertilizer application in maize grown in North China[J]. Journal of Plant Nutrition Fertilizer, 2014, 20(6): 1387–1394. doi: 10.11674/zwyf.2014.0608
    [9] 张福锁, 王激清, 张卫峰, 等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报, 2008, 45(5): 915–924. Zhang F S, Wang J Q, Zhang W F, et al. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement[J]. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5): 915–924. doi: 10.3321/j.issn:0564-3929.2008.05.018
    [10] 刘海涛, 李保国, 任图生, 等. 不同肥力农田玉米产量构成差异及施肥弥补土壤肥力的可能性[J]. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(4): 897–904. Liu H T, Li B G, Ren T S, et al. Dissimilarity in yield components of maize grown in different fertility fields and effect of nitrogen application on maize in low fertility fields[J]. Journal of Plant Nutrition Fertilizer, 2016, 22(4): 897–904. doi: 10.11674/zwyf.15243
    [11] 高静, 马常宝, 徐明岗, 等. 我国东北黑土区耕地施肥和玉米产量的变化特征[J]. 中国土壤与肥料, 2009, (6): 28–31. Gao J, Ma C B, Xu M G, et al. Change characteristic of fertilization and maize yield on black soil in the Northeast China[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2009, (6): 28–31. doi: 10.3969/j.issn.1673-6257.2009.06.006
    [12] Hejcman M, Kunzová E. Sustainability of winter wheat production on sandy-loamy cambisol in the czech Republic: Results from a long-term fertilizer and crop rotation experiment[J]. Field Crops Research, 2010, 115(2): 191–199. doi: 10.1016/j.fcr.2009.11.004
    [13] Kunzová E, Hejcman M. Yield development of winter wheat over 50 years of FYM, N, P and K fertilizer application on black earth soil in the Czech Republic[J]. Field Crops Research, 2009, 111(3): 226–234. doi: 10.1016/j.fcr.2008.12.008
    [14] Kunzová E, Hejcman M. Yield development of winter wheat over 50 years of nitrogen, phosphorus and potassium application on greyic Phaeozem in the Czech Republic[J]. European Journal of Agronomy, 2010, 33(3): 166–174. doi: 10.1016/j.eja.2010.05.002
    [15] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社, 2007.
    Bao S D. Soil and agricultural chemistry analysis[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2007.
    [16] Cassman K G, Peng S, Olk D C, et al. Opportunities for increased nitrogen-use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J]. Field Crops Res, 1998, 56(1): 7–39.
    [17] 王伟妮, 鲁剑巍, 李银水, 等. 当前生产条件下不同作物施肥效果和肥料贡献率研究[J]. 中国农业科学, 2010, 43(19): 3997–4007. Wang W N, Lu J W, Li Y S, et al. Study on fertilization effect and fertilizer contribution rate of different crops at present production conditions[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(19): 3997–4007. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.19.012
    [18] 彭少兵, 黄见良, 钟旭华, 等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中国农业科学, 2002, 35(9): 1095–1103. Peng S B, Huang J L, Zhong X H, et al. Research strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2002, 35(9): 1095–1103. doi: 10.3321/j.issn:0578-1752.2002.09.012
    [19] 王定勇, 石孝均, 毛知耘. 长期水旱轮作条件下紫色土养分供应能力的研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2004, 10(2): 120–126. Wang D Y, Shi X J, Mao Z Y. Study on nutrient supplying capacity of purple soil under long-term rice-wheat rotation[J]. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2004, 10(2): 120–126. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.2004.02.002
    [20] 黄绍敏, 杨先明, 皇甫湘荣, 等. 不同栽培因子对河南玉米产量的影响程度[J]. 玉米科学, 2006, 14(3): 116–119. Huang S M, Yang X M, Huangpu X R, et al. Effect extent of cultivated factors on maize yield in fluvo-aquic soil in Henan Province[J]. Journal of Maize Sciences, 2006, 14(3): 116–119. doi: 10.3969/j.issn.1005-0906.2006.03.034
    [21] 黄兴成, 石孝均, 李渝, 等. 基础地力对黄壤区粮油高产、稳产和可持续生产的影响[J]. 中国农业科学, 2017, 50(8): 1476–1485. Huang X C, Shi X J, Li Y, et al. Effect of the inherent soil productivity on high, stable and sustainable yield of grain and oil crops in yellow soil region[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2017, 50(8): 1476–1485. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.08.011
    [22] 马常宝, 卢昌艾, 任意, 等. 土壤地力和长期施肥对潮土区小麦和玉米产量演变趋势的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(4): 796–802. Ma B C, Lu C Y, Ren Y, et al. Effect of soil fertility and long-term fertilizer application on the yields of wheat and maize in fluvo-aquic soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(4): 796–802. doi: 10.11674/zwyf.2012.11368
    [23] 刘芬. 陕西省土壤养分与肥料资源利用研究[D]. 陕西杨陵: 西北农林科技大学博士学位论文, 2015.
    Liu F. Study on soil nutrient and fertilizer resource utilization in Shaanxi Province[D]. Yangling, Shaanxi: PhD Dissertation of Northwest A&F University, 2015.
    [24] 孙彦铭, 黄少辉, 杨振立, 等. 河北平原冬小麦、夏玉米农田基础产量和地力贡献率分析[J]. 中国土壤与肥料, 2018, (1): 153–158. Sun Y M, Huang S H, Yang Z L, et al. Evaluation of basic yield and percentage of soil fertility contribution of winter wheat and summer maize in Hebei plain[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2018, (1): 153–158. doi: 10.11838/sfsc.20180125
    [25] 张仁和, 杜伟莉, 郭东伟, 等. 陕西省不同年代玉米品种产量和氮效率性状的变化[J]. 作物学报, 2014, 40(5): 915–923. Zhang R H, Du W L, Guo D W, et al. Changes of grain yield and nitrogen use efficiency of maize hybrids released in different eras in Shaanxi Province[J]. Acta Agronomica Sinica, 2014, 40(5): 915–923.
    [26] Fan M, Lal R, Cao J, et al. Plant-based assessment of inherent soil productivity and contributions to China's cereal crop yield increase since 1980[J]. Plos One, 2013, 8(9): e74617. doi: 10.1371/journal.pone.0074617
    [27] 张爱君, 张明普. 土壤基础肥力对夏玉米养分吸收和产量的影响[J]. 玉米科学, 1999, (2): 71–74. Zang A J, Zhang M P. Effects of soil fertility on nutrient uptake and yield of Summer Corn[J]. Journal of maize Sciences, 1999, (2): 71–74.
    [28] 张静, 温晓霞, 廖允成, 等. 不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(3): 612–619. Zhang J, Wen X X, Liao Y C, et al. Effects of different amount of maize straw returning on soil fertility and yield of winter wheat[J]. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2010, 16(3): 612–619. doi: 10.11674/zwyf.2010.0314
    [29] 查燕, 武雪萍, 贡付飞, 等. 潮土区常规施肥下冬小麦农田基础地力演变规律[J]. 中国土壤与肥料, 2018, (2): 35–41. Zha Y, Wu X P, Gong F F, et al. The changes of basic soil productivity of winter wheat farmland under conventional fertilization in fluvo-aquic soil area[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2018, (2): 35–41.
    [30] 姜慧敏, 郭俊娒, 刘晓, 等. 不同来源氮素配合施用提高东北春玉米氮素利用与改善土壤肥力的可持续性研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(4): 933–941. Jiang H M, Guo J M, Liu X, et al. Effects of combined application of nitrogen from different source on nitrogen utilization of spring maize and sustainability of soil fertility in Northeast China[J]. Journal of Plant Nutrition Fertilizer, 2017, 23(4): 933–941. doi: 10.11674/zwyf.16249
    [31] 刘芬, 同延安, 王小英, 等. 渭北旱塬春玉米施肥效果及肥料利用效率研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(1): 48–55. Liu F, Tong Y A, Wang X Y, et al. Effects of N, P and K fertilization on spring maize yield and fertilizer use efficiency in Weibei rainfed highland[J]. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2014, 20(1): 48–55. doi: 10.11674/zwyf.2014.0106
    [32] 鲁艳红, 廖育林, 周兴, 等. 长期不同施肥对红壤性水稻土产量及基础地力的影响[J]. 土壤学报, 2015, 52(3): 597–606. Lu Y H, Liao Y L, Zhou X, et al. Effect of long-term fertilization on rice yield and basic soil productivity in red paddy soil under double-rice system[J]. Acta Pedologica Sinica, 2015, 52(3): 597–606.
  • [1] 王寅冯国忠焉莉高强宋立新刘振刚房杰 . 吉林省玉米施肥效果与肥料利用效率现状研究. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(6): 1441-1448. doi: 10.11674/zwyf.16017
    [2] 何萍徐新朋仇少君赵士诚 . 我国北方玉米施肥产量效应和经济效益分析. 植物营养与肥料学报, 2014, 22(6): 1387-1394. doi: 10.11674/zwyf.2014.0608
    [3] 王秀斌徐新朋孙静文梁国庆刘光荣周卫 . 氮肥运筹对机插双季稻产量、氮肥利用率及经济效益的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(5): 1167-1176. doi: 10.11674/zwyf.15317
    [4] 樊廷录周广业王勇丁宁平高育锋王淑英 . 甘肃省黄土高原旱地冬小麦—玉米轮作制长期定位施肥的增产效果. 植物营养与肥料学报, 2004, 12(2): 127-131. doi: 10.11674/zwyf.2004.0203
    [5] 刘芬同延安王小英赵佐平 . 渭北旱塬春玉米施肥效果及肥料利用效率研究. 植物营养与肥料学报, 2014, 22(1): 48-55. doi: 10.11674/zwyf.2014.0106
    [6] 林洪鑫袁展汽刘仁根肖运萍黄雪花汪瑞清 . 不同氮磷钾处理对木薯产量、 养分积累、 利用及经济效益的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 20(6): 1459-1468. doi: 10.11674/zwyf.2012.12107
    [7] 王飞李清华林诚何春梅朱恬恬 . 南方低产黄泥田与高产灰泥田基础地力的差异. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(5): 773-781. doi: 10.11674/zwyf.18142
    [8] 刘芬同延安王小英赵佐平 , . 渭北旱塬小麦施肥效果及肥料利用效率研究. 植物营养与肥料学报, 2013, 21(3): 552-558. doi: 10.11674/zwyf.2013.0304
    [9] 郑伟何萍高强沙之敏金继运 . 施氮对不同土壤肥力下玉米氮素吸收和利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 19(2): 301-309. doi: 10.11674/zwyf.2011.0071
    [10] 王寅高强冯国忠焉莉李翠兰宋立新刘振刚房杰 . 吉林春玉米氮磷钾养分需求与利用效率研究. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(2): 306-315. doi: 10.11674/zwyf.17199
    [11] 王伟妮鲁剑巍陈防鲁明星李慧李小坤 . 湖北省水稻施肥效果及肥料利用效率现状研究. 植物营养与肥料学报, 2010, 18(2): 289-295. doi: 10.11674/zwyf.2010.0205
    [12] 衣文平史桂芳武良李亚星谷佳林朱国梁许俊香徐秋明 . 不同释放期包膜控释尿素与普通尿素配施在夏玉米上的应用效果研究. 植物营养与肥料学报, 2010, 18(4): 931-937. doi: 10.11674/zwyf.2010.0423
    [13] 李忠芳张水清李慧孙楠逄焕成娄翼来徐明岗 . 长期施肥下我国水稻土基础地力变化趋势. 植物营养与肥料学报, 2015, 23(6): 1394-1402. doi: 10.11674/zwyf.2015.0603
    [14] 石德杨张海艳董树亭 . 土壤高残留氮条件下施氮对夏玉米氮素平衡、利用及产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 21(1): 38-45. doi: 10.11674/zwyf.2013.0105
    [15] 林洪鑫潘晓华袁展汽肖运萍刘仁根汪瑞清吕丰娟 . 施氮和木薯–花生间作对作物产量和经济效益的影响. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 947-958. doi: 10.11674/zwyf.17329
    [16] 汤雷雷万开元李祖章陈防 , . 施肥模式对双季稻产量、养分吸收及经济效益的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 19(2): 259-268. doi: 10.11674/zwyf.2011.0244
    [17] 曹兵倪小会肖强徐凯杨俊刚衣文平李丽霞 . 包膜尿素对温室番茄产量、品质和经济效益的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 22(2): 389-395. doi: 10.11674/zwyf.2014.0215
    [18] 姚致远王峥李婧鱼昌为曹群虎曹卫东高亚军 . 旱地基于豆类绿肥不同轮作方式的经济效益分析. 植物营养与肥料学报, 2016, 24(1): 76-84. doi: 10.11674/zwyf.14432
    [19] 王孝忠田娣邹春琴 . 锌肥不同施用方式及施用量对我国主要粮食作物增产效果的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 22(4): 998-1004. doi: 10.11674/zwyf.2014.0423
    [20] 樊小林廖宗文 . 控释肥料与平衡施肥和提高肥料利用率. 植物营养与肥料学报, 1998, 6(3): 219-223. doi: 10.11674/zwyf.1998.0303
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-10
  • 网络出版日期:  2019-06-28
  • 刊出日期:  2019-06-01

河南省玉米施肥效应对基础地力的响应

    作者简介:徐霞 E-mail:xuxia2011@163.com
    通讯作者: 叶优良, ylye2004@163.com
  • 1. 河南农业大学资源与环境学院/河南省农业绿色发展工程技术研究中心,河南郑州 450002
  • 2. 河南省土壤肥料站,河南郑州 450002

摘要: 目的整理2005—2013年在河南省布置的885个玉米“3414”田间试验,分析不同地力水平下玉米施肥后的增产效果、经济效益及氮、磷、钾肥利用效率,明确不同地力水平下河南省玉米施肥效应,为科学施肥提供理论依据。方法选取其中5个处理CK (N0P0K0)、–N (N0P2K2)、–P (N2P0K2)、–K (N2P2K0) 和NPK (N2P2K2) 的试验结果。按CK处理产量将供试885个试验地土壤基础地力划分为 < 4 t/hm2、4~6 t/hm2、6~8 t/hm2、> 8 t/hm2四个水平,收集了玉米施用氮、磷、钾肥的增产量、增产率、产值、施肥成本、施肥利润和产投比,计算了各施肥处理的农学效率、偏生产力、肥料贡献率、地力贡献率。结果四个地力水平的试验地样本量分别占总样本的15.35%、49.42%、29.42%、5.81%。NPK处理的增产量在四个地力水平下依次为3.04、2.49、1.88和1.12 t/hm2,且各地力水平间差异显著。增产率表现出和增产量一样的变化趋势,且下降趋势更明显。基础地力产量 < 4 t/hm2时,NPK处理的增产率平均达93.23%,而基础地力产量 > 8 t/hm2仅为14.44%。在施肥经济效益方面,各施肥处理的产值、施肥利润及产投比均随地力水平的提高而升高,各地力水平间差异显著。其中NPK处理的产值、施肥利润及产投比在地力产量 < 4 t/hm2时分别为10238元/hm2、8862元/hm2和5.75,在基础地力产量 > 8 t/hm2时分别为15407元/hm2、13736元/hm2和8.05。河南省土壤地力对玉米产量的贡献率平均为69.99%,各地力水平下的地力贡献率随地力水平的提高而显著提高,四个地力水平的地力贡献率平均依次为53.24%、67.68%、78.80%和86.63%。土壤氮素、磷素、钾素地力贡献率平均分别为78.32%(40.72%~100%)、88.47% (70.40%~100%)、90.02%(78.27%~99.31%),总体以钾地力贡献率最大,磷地力贡献率次之,氮地力贡献率最小。从地力水平变化的角度来看,氮素、磷素、钾素地力贡献率均随地力水平的提高而逐渐增高,其中各地力水平下土壤氮素的地力贡献率分别为65.08% (< 4 t/hm2)、77.04% (4~6 t/hm2)、85.32% (6~8 t/hm2)、90.47% (> 8 t/hm2)。不同地力水平下各施肥处理的偏生产力随地力水平的提高而显著升高,农学效率和肥料贡献率总体随地力水平的提高而下降,说明提高基础地力可降低玉米产量对外源肥料的依赖性。结论提高土壤基础地力能够促进玉米增产、增收,降低玉米对外源肥料的依赖。河南省玉米生产中应重视土壤培肥,并根据不同地力水平合理施肥以保证玉米高产稳产、提高养分利用效率、节本增收。

English Abstract

  • 玉米是中国第一大粮食作物,我国玉米产量呈逐年增高趋势,2016年玉米总产量达2.20亿吨,较10年前增产44.8%[1]。玉米品种的升级、播种面积的增加、施肥及管理措施的改进、基础地力的提高是玉米产量提高的重要因素[2]。河南省是我国重要的玉米生产基地,1987年至2016年河南省玉米单产从3496 kg/hm2增加到5285 kg/hm2,增加了1.5倍,同时河南化肥用量也从135.6万吨增加到715.0万吨,提高了5.3倍[3]。化肥施用在玉米产量提高中发挥了重要作用。河南省过量和不平衡施肥现象严重,不仅浪费了肥料资源、降低了肥料利用率,也加重了生态环境的压力[4-5]。不同地力水平的土壤有不同的供肥特性和需肥特性,只有因地制宜才能真正做到合理施肥。因此,研究不同地力水平下玉米的施肥效果、经济效益、土壤供肥能力及肥料利用率,对指导河南省科学施肥和生态保护具有重要意义。

    氮磷钾是作物生长发育的必需元素,大量研究表明施用氮磷钾肥能够显著提高玉米产量[68],但玉米对养分的利用率普遍不高,我国玉米的氮磷钾肥农学效率平均分别为9.8、7.5、5.7 kg/kg,肥料利用率分别为26.1%、11.0%、31.9%,其中氮肥利用率小于30%的样本占全国总样本的60%,这主要是由于施肥过量和忽视土壤基础地力造成的[9]。刘海涛等[10]研究了不同肥力条件下玉米产量构成的差异,并对通过施肥来提高低肥力土壤玉米产量的可行性进行验证。高静等[11]通过对12个肥力监测点长达19年的施肥量及玉米产量数据进行分析,表明了较高的土壤基础地力是东北玉米高产稳产的保障。基础地力较低,作物产量将逐年下降[12],而基础地力较高地块即使50年后作物产量仍呈增加趋势[1314]。因此基础地力对玉米获得高产、稳产极其重要。玉米是河南省第二大粮食作物,2016年河南省玉米的播种面积达331.8万公顷,占全国的9.02%,但总产量仅占全国的7.95%[1]。肥料施用不合理是河南省玉米单产难以提高的重要原因。河南省玉米的种植区域分布范围广,种植环境差异大,以往的研究大多是针对小区域的试验,研究内容也以施肥措施对玉米产量、土壤肥力的影响为主,但对河南省整个区域内基础地力与施肥效果、经济效益之间关系的研究却很少,因此探究不同基础地力下玉米的施肥效果对指导玉米的科学施肥具有重要意义。本研究通过整理在河南省布置的885个“3414”田间试验,分析了不同地力水平下的河南省玉米施用氮、磷、钾肥的增产效果、经济效益、肥料利用率等,以明确不同基础地力水平下河南省玉米的施肥效果及肥料利用状况,探究基础地力对河南省玉米高产、稳产的影响,为玉米科学施肥提供参考依据。

    • 本研究整理了2005—2013年国家测土配方施肥项目在河南省开展的885个玉米“3414”试验。该试验为多年多点试验,研究区域涵盖河南省77县 (市),土壤类型主要有潮土、褐土、砂姜黑土、黄褐土等,试验区耕层土壤pH 5.3~8.6(平均7.7 ± 0.6),有机质6.5~34.3 g/kg(平均15.1 ± 5.3 g/kg)、全氮0.3~1.9 g/kg(平均0.96 ± 0.2 g/kg)、有效磷2.0~69.6 mg/kg(平均17.5 ± 10.6 mg/kg)、速效钾25~309 mg/kg(平均120.0 ± 47.8 mg/kg)。供试玉米品种主要包括郑单958、浚单20、浚单22、鲁单981、中科11等。

      本研究选取“3414”试验设计中的处理N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K2和N2P2K0,即不施肥处理 (CK)、缺氮处理 (–N)、缺磷处理 (–P)、缺钾处理 (–K) 和氮磷钾配施处理 (NPK) 来进行数据分析。其中,NPK处理的施肥量由当地农技人员根据土壤特性、农民施肥习惯等确定,代表当地最佳施肥量。本研究所选取的数据中氮肥用量为N 90~270 kg/hm2,平均208.7 ± 37.1 kg/hm2;磷肥用量为P2O5 54~240 kg/hm2,平均79.8 ± 19.4 kg/hm2;钾肥用量为K2O 40~180 kg/hm2,平均77.4 ± 16.8 kg/hm2,各缺素处理不施用所缺的肥料,另两种肥料用量与该试验氮磷钾配施处理一致。试验所用氮、磷、钾肥分别为尿素 (含N 46%)、过磷酸钙 (含P2O5 12%) 和氯化钾 (含K2O 60%)。磷、钾肥和40%的氮肥于播种前基施,余下60%的氮肥于玉米大喇叭口期追施,并进行合理的田间管理。

    • 各试验点于玉米播前以“S”取样法取耕层 (0—20 cm) 土壤样品,室内风干后磨土、过1 mm和0.25 mm尼龙筛,然后用电位法测定土壤pH(水土比2.5∶1);用重铬酸钾容量法测定有机质;用半微量开氏法测定全氮;用0.5 mol/L NaHCO3浸提―钼锑抗比色法测定有效磷;用1 mol/L NH4OAc浸提―火焰光度法测定速效钾[15]

      玉米生理成熟后,用实打实收的方式测定所有小区产量,最后折算为含水量为13%的最终产量。

    • 不施肥条件下的作物产量反映了土壤的基础供肥能力,本研究用CK处理的产量来表示。玉米施肥效果及肥料利用率的相关参数采用以下公式计算[1619]

      肥料农学效率 (kg/kg) 指单位施肥量所增加的玉米产量,即,AE = (Y – Y0)/F

      肥料偏生产力 (kg/kg) 指投入单位肥料所生产的玉米产量,即,PFP = Y/F

      肥料贡献率 (FCR) 指施用肥料增加的玉米产量占全肥区玉米产量的百分比,即,FCR =(Y – Y0)/ Y × 100%

      地力贡献率 (%) 指不施肥时玉米产量与施肥时玉米产量的百分比,即,地力贡献率 = Y0/ Y × 100%

      施肥利润 (yuan/hm2) 定义为产值与施肥成本之差,即,施肥利润=玉米产量 × 玉米价格–施肥量 × 肥料价格

      产投比 = 施肥利润/施肥成本

      式中,Y为施肥区玉米产量,Y0为无肥区玉米产量,F为施肥量。玉米价格按1.60 yuan/kg计,N、P2O5、K2O 的价格分别为 4.30、5.95 和4.00 yuan/kg。

      采用Microsoft Excel 2010软件计算和处理试验数据,用SPSS20.0软件统计分析,LSD法检验处理间在P < 0.05水平的差异显著性,ArcGIS10.2.2软件制作地图。

    • 河南省玉米CK处理产量,即基础地力产量为2.43~9.27 t/hm2, 平均5.50 t/hm2。按照 < 4 t/hm2、4~6 t/hm2、6~8 t/hm2及 > 8 t/hm2的产量梯度将基础地力产量划分为四个等级,其中四个地力等级从低到高的样本量分别占总样本的15.35%、49.42%、29.42%、5.81% (图1)。可见河南省玉米基础地力产量以4~6 t/hm2所占比例最大。

      图  1  河南省玉米基础地力分布频率

      Figure 1.  Distribution frequency of inherent soil productivity of maize in Henan Province

      整理各市的基础地力产量数据可以看出河南省整体基础地力的空间差异 (图2)。河南省的基础地力水平从南至北呈逐渐增高的趋势,其中信阳市和驻马店市的基础地力相对较低,处于 < 4 t/hm2的水平;濮阳市的基础地力相对最高,处于 > 8 t/hm2的水平。分析各地力水平区域的土壤基本性质发现土壤有机质、全氮含量以地力水平 > 8 t/hm2的区域最高 (16.3 g/kg、1.1 g/kg),地力水平 < 4 t/hm2的区域最低 (13.2 g/kg、0.93 g/kg);土壤有效磷含量以地力水平为4~6 t/hm2的区域最高 (21.8 mg/kg),地力水平 > 8 t/hm2区域次之 (19.9 mg/kg);土壤速效钾含量以地力水平为6~8 t/hm2的区域最高 (130.6 mg/kg),地力水平4~6 t/hm2的区域次之,地力水平 < 4 t/hm2的区域最低;各区域的pH由南至北逐渐增大,为6.8(< 4 t/hm2) < 7.7(4~6 t/hm2) < 8.1(6~8 t/hm2) < 8.3(> 8 t/hm2)。

      图  2  河南省基础地力区域差异示意图

      Figure 2.  Regional difference in inherent soil productivity in Henan Province

    • 氮磷钾配施条件下河南省玉米的产量为4.35~11.24 t/hm2,平均7.79 ± 1.41 t/hm2。相比CK处理的增产量平均为2.32 t/hm2,增产率平均为48.14%,不同基础地力下施用氮磷钾的增产量及增产率均随基础地力水平的提高而降低 (图3)。各地力水平下氮磷钾配施的增产量分别为3.04 t/hm2(< 4 t/hm2)、2.49 t/hm2(4~6 t/hm2)、1.88 t/hm2(6~8 t/hm2)、1.12 t/hm2(> 8 t/hm2),且各地力水平间差异显著。各地力水平间氮磷钾配施的增产率表现出和增产量一样的变化趋势,且下降趋势更明显。其中基础地力产量 < 4 t/hm2时的增产率平均达93.23%,而基础地力产量 > 8 t/hm2仅为14.44%。

      图  3  不同基础地力水平下河南省玉米氮磷钾配施的增产量和增产率

      Figure 3.  Maize yield increase and yield increase rate of NPK fertilizers under different inherent soil productivity in Henan Province

      比较三种肥料的增产效果发现,总体以增施氮肥的增产效果最好,增产量平均1.68 t/hm2、增产率平均30.41%;磷肥次之,增产量平均0.85 t/hm2,增产率平均13.62%;钾肥最低,增产量平均0.59 t/hm2,增产率平均9.74%。从地力水平方面来看,各个地力水平下氮、磷、钾肥的增产效果表现出和氮磷钾肥配施一样的变化趋势,即随地力水平的提高,增产量和增产率均呈下降趋势 (表1)。基础地力产量从 < 4 t/hm2到 > 8 t/hm2各水平下增施氮肥的增产率分别为58.75%、31.10%、17.95%、11.09%,不同地力水平间差异显著。比较不同地力水平下增施氮、磷、钾肥的增产量和增产率发现,各处理均以基础地力产量 < 4 t/hm2下增施氮肥的增产效果最好,增产量平均达2.27 t/hm2;基础地力产量 > 8 t/hm2时增施钾肥的增产效果最低,增产量平均为0.43 t/hm2,增产率平均仅6.94%。

      肥料种类
      Fertilizer
      地力水平 (t/hm2)
      Soil productivity
      增产量Increase (t/hm2)增产率Increase rate (%)
      范围Rang平均值Mean范围Rang平均值Mean
      N < 40.23~5.262.27 ± 1.03 a 4.31~145.5858.75 ± 31.71 a
      4~60.00~4.301.78 ± 0.90 b0.00~77.2431.10 ± 16.88 b
      6~80.00~3.611.31 ± 0.80 c0.00~48.8517.95 ± 11.30 c
      > 80.06~2.291.04 ± 0.58 d0.64~21.1711.09 ± 5.79 d
      P < 4–0.05~2.671.05 ± 0.61 a0.00~56.0020.66 ± 13.57 a
      4~6–0.58~2.430.88 ± 0.63 ab0.00~52.9914.39 ± 11.45 b
      6~8–0.40~2.080.75 ± 0.57 b0.00~33.7010.06 ± 8.00 c
      > 8–0.36~1.310.48 ± 0.44 c0.00~20.058.78 ± 5.76 d
      K < 4–0.23~1.820.68 ± 0.45 a0.00~36.9811.88 ± 7.95 a
      4~6–0.98~1.680.60 ± 0.49 ab0.00~33.7010.01 ± 8.41 ab
      6~8–0.59~1.570.54 ± 0.49 ab0.00~22.748.46 ± 5.86 b
      > 8–0.14~0.860.43 ± 0.28 b0.00~17.986.94 ± 5.80 c
      注(Note):同列数据后不同的小写字母表示不同地力水平间显著差异 (P < 0.05) Values followed by difference lowercase letters after the same column indicate significant differences among different soil productivity levels (P < 0.05).

      表 1  不同基础地力水平下河南省玉米氮、磷、钾肥的增产量、增产率

      Table 1.  Maize yield increase of N, P, K fertilizers under different inherent soil productivity in Henan Province

    • 不同施肥处理下,CK、NPK、–N、–P、–K处理的产值平均依次为8797、12507、9839、11149、11527/hm2,以NPK处理产值最高。各施肥处理的施肥成本NPK处理平均为1689元/hm2,–K处理1371元/hm2,–P处理为1208元/hm2,–N处理为767元/hm2。各施肥处理的利润NPK处理平均为10710元/hm2,–K处理10052元/hm2,–P处理为9812元/hm2,–N处理为8877元/hm2,氮磷钾配施获得利润显著高于其他三个处理 (表2)。

      处理
      Treatment
      地力水平
      Soil
      productivity
      (t/hm2)
      产值Gross income 施肥成本Fertilizer cost 施肥利润Net profit 产投比Input/output ratio
      范围
      Range
      平均
      Mean
      范围
      Range
      平均
      Mean
      范围
      Range
      平均
      Mean
      范围
      Range
      平均
      Mean
      CK <4 3888~6394 5315 ± 727 d
      4~6 6401~9599 8071 ± 893 c
      6~8 9600~12768 10863 ± 966 b
      >8 12816~14829 13587 ± 606 a
      NPK <4 6962~14592 10238 ± 1792 d 1113~3051 1598 ± 283 b 5596~12424 8862 ± 1609 d 2.90~8.51 5.75 ± 1.33 d
      4~6 7910~16311 12061 ± 1838 c 1113~2466 1669 ± 235 a 6158~14301 10142 ± 1823 c 3.12~11.01 6.34 ± 1.38 c
      6~8 9840~17983 13871 ± 1665 b 1113~2466 1729 ± 249 a 8299~15686 12054 ± 1562 b 3.97~11.11 7.11 ± 1.31 b
      >8 11232~17761 15407 ± 1377 a 1371~1928 1734 ± 203 a 11894~15666 13736 ± 1075 a 6.45~11.43 8.05 ± 122 a
      –N <4 4404~10795 6596 ± 1453 d 549~954 722 ± 123 b 3736~9808 6161 ± 1392 d 3.54~12.84 7.65 ± 2.34 d
      4~6 5522~13824 9241 ± 1429 c 489~1192 774 ± 134 a 3594~12045 8024 ± 1673 c 3.79~15.96 10.11 ± 2.31 c
      6~8 7406~15291 11814 ± 1476 b 551~914 784 ± 111 a 8461~14123 10989 ± 1371 b 5.20~20.25 12.63 ± 2.67 b
      >8 10416~15392 13721 ± 1283 a 597~895 791 ± 112 a 10238~14614 13008 ± 1092 a 12.16~17.69 14.46 ± 1.41 a
      –P <4 5378~12241 8494 ± 1694 d 766~1392 1133 ± 165 c 4578~10848 7564 ± 1664 d 3.26~11.65 6.85 ± 1.85 d
      4~6 6857~15122 10658 ± 1737 c 766~1392 1196 ± 157 b 4584~14341 9156 ± 1912 c 4.06~15.67 8.04 ± 1.98 c
      6~8 8885~16493 12721 ± 1508 b 765~1568 1244 ± 155 a 7821~15101 11481 ± 1434 b 5.38~15.47 9.30 ± 1.67 b
      >8 10841~16178 14251 ± 1409 a 1014~1392 1262 ± 137 a 10419~14965 13194 ± 1332 a 8.01~14.76 10.58 ± 1.46 a
      –K <4 6000~13109 9386 ± 1624 d 873~1568 1286 ± 189 b 4869~11956 8288 ± 1604 d 2.91~12.25 6.54 ± 1.61 d
      4~6 6408~15605 10987 ± 1725 c 873~1860 1361 ± 194 a 5406~13872 9405 ± 1726 c 3.23~13.57 7.18 ± 1.74 c
      6~8 9600~16689 13042 ± 1562 b 873~1861 1409 ± 182 a 8414~15122 11629 ± 1527 b 4.15~13.37 8.32 ± 1.55 b
      >8 11621~16416 14087 ± 1161 a 1131~1558 1416 ± 159 a 11389~14632 13271 ± 867 a 7.03~12.94 9.20 ± 1.27 a
      注(Note):同列数据后不同的小写字母表示不同地力水平间显著差异 (P < 0.05) Difference lowercase letters in the same column indicate significant differences among different soil productivity levels (P < 0.05).

      表 2  不同基础地力下河南省玉米施肥经济效益 (yuan/hm2)

      Table 2.  Economic benefit of maize production under different treatments in the four inherent soil productivity levels in Henan Province

      从地力水平的角度来看,各处理的产值均随着基础地力水平的提高而提高,地力水平间产值差异均显著,NPK处理基础地力产量 > 8 t/hm2时,产值最高,达15407元/hm2。各处理的施肥成本随地力水平的提高整体呈上升趋势,< 4 t/hm2的施肥成本显著较低,但其它地力水平间差异不显著。相同处理的施肥利润均随着地力水平的提高而显著增加,基础地力产量 > 8 t/hm2时,NPK、–N、–P、–K处理的施肥利润依次为13736、13008、13194、13271元/hm2,远高于基础地力产量 < 4 t/hm2时的8862、6161、7564、8288元/hm2。随地力水平的增加各施肥处理的产投比表现出与施肥利润一样的变化趋势,即逐渐增高,且各地力水平间差异均显著 (表2)。

    • 按基础地力产量水平分别整理河南省玉米氮磷钾肥配施及增施氮、磷、钾肥的农学效率和偏生产力发现,各处理的农学效率均随地力水平的提高而逐渐下降,且各地力水平间差异显著 (表3)。其中氮磷钾配施的农学效率从基础地力 < 4 t/hm2到 > 8 t/hm2分别为9.53、6.98、5.03、3.22 kg/kg。比较NPK处理和各缺素处理产量及各处理的施肥量可研究各单质肥料的肥料利用率。比较各处理的农学效率发现,增施磷肥的农学效率最高,平均为10.62 kg/kg,其次为增施钾肥的农学效率 (8.44 kg/kg),以氮磷钾配施的农学效率最小 (6.41 kg/kg)。各处理的偏生产力随着基础地力产量水平的提高表现出与各处理农学效率相反的变化趋势,即随地力水平的提高而逐渐升高。其中氮磷钾配施及增施氮肥在各地力水平下的偏生产力间均差异显著,而增施磷肥及增施钾肥在地力水平为6~8 t/hm2时的偏生产力与对应处理在地力水平为4~6 t/hm2及 > 8 t/hm2时的偏生产力间差异不显著。各施肥处理的偏生产力以氮磷钾配施最小,平均为21.76 kg/kg,增施钾肥的偏生产力最大,平均为103.03 kg/kg。

      肥料种类
      Fertilizer
      地力水平(t/hm2)
      Soil productivity
      农学效率 Agronomic efficiency (kg/kg) 偏生产力Partial factor productivity (kg/kg)
      范围Range平均Mean范围Range平均Mean
      NPK < 44.36~16.319.53 ± 2.92 a13.13~28.3719.60 ± 3.76 d
      4~61.20~14.466.98 ± 2.79 b12.03~32.6620.99 ± 3.83 c
      6~80.06~12.405.03 ± 2.52 c14.19~32.8123.17 ± 3.58 b
      > 80.05~7.503.22 ± 2.09 d21.36~30.9225.25 ± 2.51 a
      N < 40.93~20.2511.19 ± 4.54 a21.24~53.1334.10 ± 6.50 d
      4~60.00~18.408.42 ± 4.13 b20.69~69.6337.04 ± 8.00 c
      6~80.09~17.276.11 ± 3.68 c28.93~57.6740.33 ± 5.95 b
      > 80.31~9.544.58 ± 2.53 d36.23~52.8643.60 ± 3.92 a
      P < 40.00~25.0012.40 ± 7.06 a49.43~122.5088.11 ± 20.04 c
      4~60.00~31.9011.16 ± 7.75 b45.02~140.0097.58 ± 20.98 b
      6~80.00~24.269.51 ± 6.96 c59.56~149.86108.38 ± 19.02 ab
      > 80.00~31.908.19 ± 7.09 d101.50~124.86114.86 ± 6.16 a
      K < 40.00~24.5910.50 ± 6.50 a52.25~122.5091.21 ± 17.83 c
      4~60.00~27.938.84 ± 6.84 ab56.15~140.00100.29 ± 18.60 b
      6~80.00~20.737.50 ± 6.08 b77.13~149.86110.08 ± 16.75 ab
      > 80.00~14.384.94 ± 4.06 c99.67~128.80114.39 ± 7.35 a
      注(Note):同列数据后不同的小写字母表示不同地力水平间显著差异 (P < 0.05) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different soil productivity levels (P < 0.05).

      表 3  不同基础地力下河南省玉米氮、磷、钾肥的农学效率和偏生产力

      Table 3.  Agronomic efficiency and partial factor productivity of N, P and K fertilizers in maize under different inherent soil productivity in Henan Province

    • 河南省玉米基础地力贡献率平均为67.0% (37.6%~97.6%),随基础地力水平的提高其对产量的贡献率逐渐升高 (图4)。各地力水平下的地力贡献率平均分别为:53.2% (< 4 t/hm2)、67.7% (4~6 t/hm2)、78.8% (6~8 t/hm2)、86.6% (> 8 t/hm2)。将–N处理、–P处理、–K处理的产量除以NPK处理的产量就得到土壤氮、磷、钾地力贡献率。河南省土壤氮素、磷素、钾素地力贡献率平均分别为78.3% (40.7%~100%)、88.5% (70.4%~100%)、90.0% (78.3%~99.3%),总体以钾地力贡献率最大,磷地力贡献率次之,氮地力贡献率最小。从地力水平变化的角度来看,氮素、磷素、钾素地力贡献率均随地力水平的提高而逐渐增高,其中各地力水平下土壤氮素的地力贡献率分别为65.1% (< 4 t/hm2)、77.0% (4~6 t/hm2)、85.3% (6~8 t/hm2)、90.5% (> 8 t/hm2)。

      图  4  不同基础地力水平下的地力贡献率

      Figure 4.  The relative contribution of inherent soil productivity to maize yield under different inherent soil productivity

      各施肥处理的肥料贡献率随地力水平的提高而逐渐下降 (图5),其中以NPK处理的下降趋势最明显,钾素肥料贡献率下降的趋势最缓和。河南省玉米肥料贡献率平均为30.0% (2.07%~51.7%),远远小于地力贡献率。氮素、磷素、钾素的肥料贡献率小于氮磷钾配施的肥料贡献率,其大小为:氮素肥料贡献率 > 磷素肥料贡献率 > 钾素肥料贡献率。

      图  5  不同基础地力水平下的肥料贡献率

      Figure 5.  The relative contribution of fertilizer to maize yield under different inherent soil productivity

    • 本研究表明,河南省玉米基础地力贡献率平均为67.0%,土壤氮素、磷素、钾素地力贡献率平均分别为78.3%、88.5%、90.0%。黄邵敏等[20]通过分析1991—2004年布置在河南省的长期定位试验发现河南省潮土区玉米地力贡献率平均为60.0%。黄兴成等[21]研究发现我国南方黄壤区土壤基础地力对玉米产量的贡献率达59.0%。马常宝等[22]分析了华北、华东潮土区土壤基础地力及施肥对小麦、玉米产量变化的影响,发现潮土区土壤基础地力对玉米产量的贡献率平均为54%。刘芬[23]利用布置在陕西省的913个“3414”田间试验分析了土壤基础地力对玉米产量的影响,结果表明陕西省土壤基础地力对玉米产量的贡献率平均为62.6%。孙彦铭等[24]研究发现河北平原土壤对玉米产量的地力贡献率为71.6%。可以看出,本研究土壤基础地力对玉米产量的贡献率要高于黄兴成等、马常宝等及刘芬的研究结果,也明显高于黄邵敏2006年在河南省的研究,但略低于孙彦铭在河北省的研究。玉米生长环境、土壤供肥性等都会影响玉米基础地力产量,气温、降水、前茬作物残留肥量的变化也会引起基础地力产量的变化。例如,长期定位试验基础地力贡献率偏低,可能因为长期不施肥下土壤肥力耗竭,产量越来越低。陕西省、南方黄壤区基础地力贡献率偏低可能是气候和土壤条件导致的肥力不高。河北省土壤肥力偏高可能与本地区大量施肥、秸秆还田等措施有关。此外,本研究的试验数据来自不同的年度、不同的试验点,而且作物品种的逐年更新也会影响基础地力对产量的贡献率[25],由于习惯施肥量的提升,前茬作物残留养分量增加,再加上秸秆还田等措施河南省基础地力呈上升趋势[26]

    • 参照徐春丽等[2]、黄兴成等[21]的地力分级标准,将河南省玉米基础地力产量划分为 < 4、4~6、6~8、> 8 t/hm2四个地力水平,以研究不同地力水平下的施肥效果。刘海涛等[10]研究表明,高肥力土壤可使玉米获得高产,低肥力土壤虽然可以通过施用化肥而使玉米的产量得以提高,但却无法达到高肥力土壤的产量水平,而且会导致玉米收获指数的降低。黄兴成等[21]将黄壤区玉米基础产量与施肥后产量进行线性拟合,发现随基础地力的提升玉米施肥后产量呈线性升高,且相关性极显著。高静等[11]利用布置在东北黑土区的长期定位试验将玉米基础地力产量与施肥后产量进行拟合也发现了这一规律。另外,在经济效益方面各施肥处理玉米种植的最终收益及施肥产投比也均随地力水平的提高而逐渐升高,且各地力水平间差异显著。这一趋势在张爱君等[27]的研究中也有发现。因此,提高土壤基础地力是可以保证玉米高产稳产、获得更高经济收益的重要措施,应通过秸秆还田、增施有机肥、施用改良剂等措施培肥土壤、提高基础地力。张静等[28]研究表明,秸秆还田可以提高土壤基础地力,对下茬作物也有明显的增产效果。查燕等[29]研究表明长期配施有机肥,再加上秸秆还田对于低肥力农田的培肥、基础地力的提升有显著作用,对于中、高肥力农田也有保持肥力,确保作物高产、稳产的作用。另外用适宜比例的生物炭、有机肥和缓释氮肥替换部分化肥氮也可实现土壤地力的可持续性提高[30]

    • 整理不同地力水平下的增产效果发现,河南省玉米各施肥处理的增产量及增产率均随着地力水平的提高呈下降趋势,其中NPK处理在地力产量 < 4 t/hm2时的增产量和增产率分别为3.04 t/hm2、93.23%,而在基础地力产量 > 8 t/hm2时仅为1.12 t/hm2、14.44%,即随土壤基础地力的提高玉米施肥的增产效果呈降低趋势,这与刘芬[31]、徐春丽[2]的研究结果基本一致。另外,本研究还发现随着基础地力的提升各施肥处理的肥料贡献率逐渐下降,即玉米产量对化肥的依赖性降低。王寅等[7]在吉林省玉米施肥效果的研究中发现,肥料贡献率随基础地力的提高呈明显的下降趋势。这一规律在其它作物上也有发现,鲁艳红等[32]探讨了不施肥条件对水稻产量、土壤基础地力的影响,通过拟合发现施肥对水稻产量的肥料贡献率随地力水平的升高而下降,相关性极显著。因此,在对河南省玉米进行施肥管理时应根据土壤基础地力状况制定相应的施肥方案。重视南部及中部中、低等地力尤其是低地力土壤的管理,通过秸秆还田、增施有机肥等措施的培肥土壤,提高基础地力。而对高地力土壤应适量减少肥料施用,提高玉米对土壤中养分的利用,充分发挥基础地力的作用,以提高养分资源利用效率,为玉米持续高产、稳产打下基础。

    • 河南省基础地力对玉米产量的贡献率较高,在地力产量水平 < 4、4~6、6~8、 > 8 t/hm2时依次为53.2%、67.7%、78.8%、86.6%,平均为67.0%。土壤氮素、磷素、钾素基础地力对玉米产量的贡献率平均分别为78.3%、88.5%、90.0%,以钾肥的贡献率最高。玉米产量、经济效益、产投比、偏生产力均随基础地力的提升而显著升高,因此,提高土壤基础地力是保证玉米高产、获得更高经济收益的重要措施。随着基础地力水平的提高,各施肥处理的增产量、增产率、肥料农学效率、肥料贡献率均呈显著下降趋势,即随地力的提升玉米产量对外源肥料的依赖性降低。因此,应在养分管理中重视土壤培肥,通过氮磷钾及有机肥的平衡施用提高基础地力,并根据不同地力水平的供肥特性制定相应的施肥方案,以确保实现玉米可持续性高产稳产、提高养分利用效率、节本增收。

参考文献 (32)

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