喀斯特地区玉米密肥耦合栽培技术的优化

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20260078

摘要/Abstract

摘要：

为明确种植密度与化肥、有机肥配施对喀斯特地区玉米产量的综合调控效应，探索有机肥替代部分化肥的绿色高产途径，本研究于2025年在广西马山县采用五因素二次正交旋转组合设计开展田间试验，以种植密度（X?）、化肥养分施用量（N：X₂、P₂O₅：X₃、K₂O：X₄）及有机肥施用量（X?）为试验因素，建立产量与各因素的回归模型，通过模型分析主效应、单因素效应及双因素互作效应，结合寻优获得高产优化方案，并进行验证试验与大田示范。结果表明，构建的产量回归模型的决定系数（R2）为0.890 4，拟合度良好；各因素对产量影响的主次顺序为X₂>X₁>X₄>X₃>X₅，单因素效应均呈抛物线变化，种植密度与K₂O施用量、P₂O₅施用量与K₂O施用量的互作效应显著（p<0.05）。寻优获得产量超过7 500 kg·hm^-2的高产优化方案为：种植密度5.23×10⁴～5.35×10⁴ hm^-2，配施N 242.6～258.0 kg·hm^-2、P₂O₅ 85.5～105.8 kg·hm^-2、K₂O 189.9～226.3 kg·hm^-2，及有机肥（腐熟干猪粪）3 848.6～4 776.4 kg·hm^-2，该模式可减施化肥6%～11%。验证试验与大田示范产量分别达7 621.5 kg·hm^-2和7 543.6 kg·hm^-2，方案可行。本研究明确了玉米密肥耦合的关键调控因子及最优配置方案，实现了高产与化肥减量的协同目标，为马山县玉米的规模化绿色高产栽培提供了可靠的技术支撑。

关键词: 玉米, 密肥耦合, 二次正交旋转组合设计, 有机肥替代, 产量

Abstract:

To clarify the comprehensive regulatory effects of planting density，combined with chemical and organic fertilizer application on maize yield in Karst regions，and to explore a green and high-yield approach for partial chemical fertilizer substitution by organic fertilizer，a field experiment was conducted in Mashan County，Guangxi，in 2025 using a five-factor quadratic orthogonal rotation design. The experimental factors included planting density（X?），chemical nutrients application rates（N：X?，P?O?：X?，K?O：X?）and organic fertilizer application rate（X?）.A regression model between maize yield and each factor was established. The main effects，single-factor effects and two-factor interaction effects were analyzed via the model，and the high-yield optimization scheme was obtained through optimization，followed by verification experiment and field demonstration. The results showed that the coefficient of determination （R2） of the established yield regression model was 0.890 4，indicating a good fit. The order of influence of each factor on yield was X₂>X₁>X₄>X₃>X₅. All single-factor effects presented parabolic changes，and the interaction effects between planting density and K₂O application rate，as well as between P₂O₅ application rate and K₂O application rate，were significant （p<0.05）. The optimized high-yield scheme for a yield exceeding 7 500 kg·hm^-2 was determined as follows：a planting density of 5.23×10⁴-5.35×10⁴ hm^-2，combined with the application of 242.6-258.0 kg·hm^-2 of N，85.5-105.8 kg·hm^-2 of P₂O₅，189.9-226.3 kg·hm^-2 of K₂O，and organic fertilizer（composted dry pig manure）at a rate of 3 848.6-4 776.4 kg·hm^-2. This model could reduce chemical fertilizer application by 6%-11%. The yields of the verification experiment and field demonstration reached 7 621.5 kg·hm^-2 and 7 543.6 kg·hm^-2， respectively，proving the feasibility of the scheme. This study identified the key regulatory factors and optimal configuration scheme for maize density-fertilizer coupling，achieving the synergistic goal of high yield and chemical fertilizer reduction. It provides reliable technical support for the large-scale green and high-yield cultivation of maize in Mashan County.

Key words: maize, density-fertilizer coupling, quadratic orthogonal rotation design, organic fertilizer substitution, yield

中图分类号:

S513

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图/表 12

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水平	X₁/hm^-2	X₂/（kg·hm^-2）	X₃/（kg·hm^-2）	X₄/（kg·hm^-2）	X₅/（kg·hm^-2）
-2	4.35	135	0	0	0
-1	4.80	180	45	90	1 500
0	5.25	225	90	180	3 000
1	5.70	270	135	270	4 500
2	6.15	315	180	360	6 000
Δj	0.45	45	45	90	1 500

水平	X₁/hm^-2	X₂/（kg·hm^-2）	X₃/（kg·hm^-2）	X₄/（kg·hm^-2）	X₅/（kg·hm^-2）
-2	4.35	135	0	0	0
-1	4.80	180	45	90	1 500
0	5.25	225	90	180	3 000
1	5.70	270	135	270	4 500
2	6.15	315	180	360	6 000
Δj	0.45	45	45	90	1 500

项目	施肥时期	尿素/%	过磷酸钙/%	氯化钾/%	干猪粪/%
基肥	播种时	40	100	60	100
苗肥	5～6叶期	25	—	40	—
攻苞肥	大喇叭口期	35	—	—	—

项目	施肥时期	尿素/%	过磷酸钙/%	氯化钾/%	干猪粪/%
基肥	播种时	40	100	60	100
苗肥	5～6叶期	25	—	40	—
攻苞肥	大喇叭口期	35	—	—	—

处理	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	产量/（kg·hm^-2）	株高/cm	穗位高/cm	茎粗/mm	穗粒数	百粒重/g
1	1	1	1	1	1	6 973.1	264	113	19.95	435.1	30.9
2	1	1	1	-1	1	7 373.6	271	116	20.29	502.2	29.1
3	1	1	-1	1	-1	7 288.2	276	120	19.87	478.8	28.9
4	1	1	-1	-1	-1	7 005.9	279	120	19.12	462.0	29.7
5	1	-1	1	1	-1	6 612.0	262	112	20.91	435.2	28.5
6	1	-1	1	-1	-1	7 078.1	269	119	19.58	455.8	31.3
7	1	-1	-1	1	1	7 281.7	275	116	19.59	443.2	30.8
8	1	-1	-1	-1	1	6 900.9	256	115	20.32	438.6	29.3
9	-1	1	1	1	-1	7 314.5	265	115	21.03	511.7	30.6
10	-1	1	1	-1	-1	7 170.1	268	113	20.23	519.4	30.8
11	-1	1	-1	1	1	7 367.0	274	119	20.21	541.1	31.5
12	-1	1	-1	-1	1	6 756.4	265	113	20.56	509.0	28.5
13	-1	-1	1	1	1	6 953.4	273	120	21.32	500.6	31.7
14	-1	-1	1	-1	1	6 585.7	261	110	20.87	468.1	30.9
15	-1	-1	-1	1	-1	6 690.7	264	119	21.10	468.8	31.3
16	-1	-1	-1	-1	-1	6 034.1	254	108	20.01	454.8	29.8
17	-2	0	0	0	0	6 329.6	259	113	22.41	529.0	29.4
18	2	0	0	0	0	7 216.0	264	118	19.75	448.6	28.8
19	0	-2	0	0	0	6 250.8	261	113	20.30	446.9	30.8
20	0	2	0	0	0	7 531.2	273	118	20.78	512.6	30.0
21	0	0	-2	0	0	6 861.5	264	117	21.46	491.3	28.4
22	0	0	2	0	0	7 340.8	268	115	21.15	498.1	31.2
23	0	0	0	-2	0	6 907.4	258	108	21.49	489.6	30.2
24	0	0	0	2	0	7 091.3	274	117	20.90	466.5	30.9
25	0	0	0	0	-2	7 248.9	268	121	21.49	475.0	31.7
26	0	0	0	0	2	7 518.1	259	107	20.48	476.8	30.8
27	0	0	0	0	0	7 386.7	264	109	21.12	478.2	30.4
28	0	0	0	0	0	7 688.8	261	112	21.10	510.0	31.0
29	0	0	0	0	0	7 767.6	270	114	22.44	493.0	31.5
30	0	0	0	0	0	7 504.9	264	118	21.13	483.8	30.9
31	0	0	0	0	0	7 459.0	271	117	21.88	481.4	30.3
32	0	0	0	0	0	8 003.9	265	116	22.56	515.1	32.6
33	0	0	0	0	0	7 419.6	267	115	21.82	494.2	30.0
34	0	0	0	0	0	7 327.6	268	120	20.04	486.2	29.8
35	0	0	0	0	0	7 813.5	269	111	20.09	500.5	31.9
36	0	0	0	0	0	7 360.5	260	107	19.91	480.6	30.2