１材料与方法
1.1盆栽试验
1.1.1试验材料
供试土壤采与甘肃省张掖市甘州区甘俊镇工联村连作8年的制种玉米田，土壤类型是淡灌漠土[7]，0～20cm土层含有机质12.35g/kg、碱解氮96.43mg/kg、速效磷12.65mg/kg、速效钾165.54mg/kg，pH值7.73；聚乙烯醇，由甘肃兰维新材料有限公司产品，分子质量5500～7500，pH值为6.0～8.0，黏度12～16，粒径0.05mm；玉米专用肥，自己配制，CO(NH2)2、（NH4)2HPO4、ZnSO4·7H2O，重量比按0.61∶0.34∶0.04混合，含N为34.72%、P2O5为15.64%、Zn为0.96%，价格为2740元/t；牛粪，含有机质14.50%、全氮0.33%、全磷0.25%、全钾0.16%，粒径2～5mm，由张掖市甘州区长安乡奶牛养殖场提供；参试玉米品种为郑单958（郑58×昌7-2）。
1.1.2试验时间与地点
试验于2012年在河西学院生命科学实验楼顶上进行。
1.1.3试验处理
选择聚乙烯醇、玉米专用肥、牛粪为3个因素，每个因素设计3个水平，按正交表L9（33）设计9个处理（见表1），按表1因素与水平编码括号中的数量称取各种材料组成9个试验处理。
1.1.4种植方法
于2011年4月15日，称取过10mm筛的风干土10kg加入胶木桶内，将胶木桶置于室外，改土性专用肥在播种前做底肥施入20cm土层。每桶浇水3000mL，使土壤自然含水量达到30%，浇水第5天（2011年4月20日）浅耕后播种，播种深度2cm，每桶播种4株，在桶上覆盖一层地膜，出苗后去掉地膜间苗，每桶留3株，以后间隔5天浇水1次，每次浇水3000mL。
1.1.5数据处理方法
2011年9月28日每个盆钵单独收获，将盆钵产量折合成公顷产量，采用正交试验直观分析方法计算出因素间效应值（R）和各因素不同水平的T值，确定因素间最佳组合，组成改土性专用肥配方。
1.2田间试验
1.2.1试验材料
改土性专用肥，根据盆栽试验筛选的配方，将聚乙烯醇、玉米专用肥、牛粪按0.0010∶0.0565∶0.9425混合，含N为1.96%、P2O5为0.88%、Zn为0.05%；参试土壤类型和玉米品种与盆栽试验相同。
1.2.2试验处理
改土性专用肥施用量梯度设计为0t/hm2、3.50t/hm2、7.00t/hm2、10.50t/hm2、14.00t/hm2、17.50t/hm26个处理，以处理1为CK(对照)，每个试验重复3次，随机区组排列。
1.2.3试验方法
试验小区面积为24m2（6m×4m），每个小区四周筑埂，埂宽40cm，埂高30cm。播种时间2012年4月22日，母本定植株距25cm，行距50cm，父本以满天星配置，株距50cm。改土性专用肥在玉米播种前做底肥施入20cm土层，在玉米开花期、灌浆期分别追施尿素225kg/hm2，追肥方法是穴施。玉米收获时，每个试验小区随机采集30个果穗室内测定经济性状，每个试验小区单独收获，将小区产量折合成公顷产量进行统计分析。
1.2.4测定项目与方法
2012年9月24日玉米收获后分别在试验小区内用环刀采集耕层（0～20cm）原状土测定土壤物理性质，按公式：土壤容重=环刀内湿土的质量（/100+自然含水量）求得，土壤总孔隙度=（土壤密度-土壤容重）/土壤密度×100求得；土壤团聚体测定采用干筛法[8，9]。
1.2.5数据处理方法
玉米经济性状和产量采用直线回归分析方法，差异显著性采用多重比较，LSR检验。按公式：边际产量=后一个处理产量-前一个处理产量，边际产值=边际产量×产品价格，边际施肥量=后一个处理施肥量-前一个处理施肥量，边际成本=边际施肥量×肥料价格，边际利润=边际产值－边际成本，可求得[10]。依据经济效益最佳施用量计算公式x0=（[Px/Py）-b]/2c求得改土性专用肥最佳施用量(x0)[11，12]，依据肥料效应回归方程式y=a+bx-cx2，求得改土性专用肥最佳施用量时的玉米理论产量（y）[13]。
２结果分析
2.1改土性专用肥配方筛选
将盆栽试验产量折合成公顷产量进行统计分析可以看出，因素间的效应（R）是B>C>A，说明影响制种玉米产量的因素依次是玉米专用肥>牛粪>聚乙烯醇。比较各因素不同水平的T值可以看出，TA2>TA3和TA1，TB2>TB3和TB1，说明随着聚乙烯醇和玉米专用肥施用量的增加，玉米产量在增加，当聚乙烯醇和玉米专用肥施用量大于30kg/hm2和1800kg/hm2时，玉米产量又随聚乙烯醇和玉米专用肥施用量的增加而递减。TC3>TC2>TC1，说明随着牛粪施用量的增加，玉米产量在增加。从各因素的T值可以看出，因素间最佳组合是A2B2C3（聚乙烯醇30kg/hm2、玉米专用肥1800kg/hm2、牛粪30000kg/hm2），即聚乙烯醇、玉米专用肥、牛粪组合比例是0.0010∶0.0565∶0.9425。
2.2改土性专用肥对土壤物理性质的影响
2.2.1对土壤容重的影响
2012年9月24日玉米收获后采集耕层0～20cm土样测定结果可以看出，改土性专用肥施用量与土壤容重呈显著的负相关关系，相关系数（r）为-0.9939。改土性专用肥施用量为17.50t/hm2，与CK、3.50t/hm2、7.00t/hm2、10.50t/hm2比较，差异极显著（P＜0.01），与改土性专用肥施用量14.00t/hm2比较，差异显著（P＜0.05）（见表3）。
2.2.2对土壤总孔隙度的影响
改土性专用肥施用量与土壤总孔隙度呈显著的正相关关系，相关系数（r）为0.9938。改土性专用肥施用量为17.50t/hm2，与CK、3.50t/hm2、7.00t/hm2、10.50t/hm2比较，差异极显著（P＜0.01），与改土性专用肥施用量为14.00t/hm2比较，差异不显著（P＞0.05）。2.2.3对土壤团聚体的影响从表3可以看出，改土性专用肥施用量与土壤团聚体呈显著的正相关关系，相关系数（r）为0.9893。改土性专用肥施用量为17.50t/hm2，与CK、3.50t/hm2、7.00t/hm2、10.50t/hm2比较，差异极显著（P＜0.01），与改土性专用肥施用量为14.00t/hm2比较，差异显著（P＜0.05）。.
2.3改土性专用肥对制种玉米经济性状和产量的影响
2.3.1对玉米穗粒数的影响
据2012年9月24日玉米收获后测定结果可以看出，改土性专用肥施用量为17.50t/hm2，玉米穗粒数为291粒，与CK、3.50t/hm2比较，玉米穗粒数分别增加了9.81%、5.82%，差异极显著（P＜0.01），与改土性专用肥施用量7.00t/hm2、10.50t/hm2、14.00t/hm2、17.50t/hm2比较，玉米穗粒数分别增加了2.46%、2.11%、0.69%，差异显著（P＜0.05）。将不同剂量改土性专用肥施用量与玉米穗粒数进行线性回归统计分析，得到的回归方程为：y=269.1428+1.4122x,相关系数（r）为0.9442，说明改土性专用肥施用量与玉米穗粒数呈显著的正相关关系（见表4）。
2.3.2对玉米穗粒重的影响
改土性专用到施肥用量为17.50t/hm2，玉米穗粒重为95.24g，与CK、3.50t/hm2、7.00t/hm2比较，玉米穗粒重分别增加了28.58%、11.96%、7.34%，差异极显著（P＜0.01），与改土性专用肥施用量10.50t/hm2和14.00t/hm2比较，玉米穗粒重分别增加了4.01%、1.37%，差异显著（P＜0.05）。将不同剂量改土性专用肥施用量与玉米穗粒重进行线性回归统计分析，得到的回归方程为：y=78.4228+1.1053x，相关系数（r）为0.9287，说明改土性专用肥施用量与玉米穗粒重呈显著的正相关关系（见表4）。
2.3.3对玉米百粒重的影响
改土性专用肥施用量为17.50t/hm2，玉米百粒重为32.70g，与CK、3.50t/hm2、7.00t/hm2比较，玉米百粒重分别增加了16.99%、5.72%、4.48%，差异显著（P＜0.05），与改土性专用肥施用量10.50t/hm2和14.00t/hm2比较，玉米百粒重分别增加了1.71%、0.58%，差异不显著（P＞0.05）。将不同剂量改土性专用肥施用量与玉米百粒重进行线性回归统计分析，得到的回归方程为：y=29.1495+0.2396x，相关系数（r）为0.8925，说明改土性专用肥施用量与玉米百粒重呈显著的正相关关系。
2.3.4对玉米产量的影响
改土性专用肥施用量为17.50t/hm2，玉米产量为6.69t/hm2，与CK、3.50t/hm2比较，玉米产量分别增加了27.43%和15.95%，差异极显著（P＜0.01），与改土性专用肥施用量7.00t/hm2和10.05t/hm2比较，玉米产量分别增加了8.60%和4.69%，差异显著（P＜0.05），与改土性专用肥施用量14.00t/hm2比较，玉米产量增加了1.98%，差异不显著（P＞0.05）。将不同剂量改土性专用肥施用量与玉米产量进行线性回归统计分析，得到的回归方程为：y=5.4366+0.0800x,相关系数（r）为0.9658，说明改土性专用肥施用量与玉米产量呈显著的正相关关系。
2.4改土性专用肥对制种玉米经济效益的影响
改土性专用肥施用量在10.50t/hm2的基础上随着施用量的增加，边际产量由最初的0.52t/hm2，递减到0.13t/hm2。从经济效益变化来看，随着改土性专用肥施用量的增加，边际利润由最初的1702.60元/hm2，递减到-47元/hm2和-247.40元/hm2。由此可见，改土性专用肥适宜施用量为10.50t/hm2。
2.5改土性专用肥最佳施用量与制种玉米的理论产量
将改土性专用肥不同施用量与制种玉米产量间的关系应用肥料效应回归方程y＝a＋bx－cx2拟合，得到的回归方程为:y=5.25+0.08946x-0.00182x2。对回归方程进行显著性测验的结果表明回归方程拟合良好。改土性专用肥价格（Px）为256.21元/t，制种玉米价格（Py）为5000元/t，将（Px）、（Py）回归方程的参数b和c，代入经济最佳施用量计算公式（x0）=（[Px/Py）－b]/2c，求得改土性专用肥经济最佳施用量(x0)为10.50t/hm2。
３问题讨论与结论
土壤容重可以表明土壤的松紧程度及孔隙状况，反映土壤的透水性、通气性和植物根系生长的阻力状况，是表征土壤物理性质的一个重要指标[14]。随着改土性专用肥施用量梯度的增加，土壤容重在降低，改土性专用肥施用量与土壤容重呈显著的负相关关系，相关系数为-0.9939。究其原因一是改土性专用肥中的牛粪含有丰富的有机质，使土壤疏松，降低了容重。二是改土性专用肥中的聚乙烯醇在土壤中形成团粒结构，使土壤变得疏松，土壤的孔隙增多，容重下降，疏松的土壤有利于土壤中的水、气、热交换，有利于土壤中养分对植物的供应，从而提高了土壤肥力[15]。土壤总孔隙度是表征土壤通气性和透水性的重要指标，从而影响到地上植物的生长，总孔隙度大的土壤具有较好的水分渗透性，对土壤蓄水具有重要的意义[16]。随着改土性专用肥施用量梯度的增加，土壤总孔隙度在递增，改土性专用肥施用量为17.50t/hm2与CK比较，差异极显著（P＜0.01），究其原因是改土性专用肥含有丰富的有机质，施用改土性专用肥后，使土壤疏松，增大了土壤总孔隙度。土壤团聚体是表征肥沃土壤的指标之一，团聚体发达的土壤保水肥能力强[17-19]。施用土壤结构改良剂可以使分散的土壤颗粒团聚，形成团聚体[20]，随着改土性专用肥施用量梯度的增加，土壤团聚体在递增，改土性专用肥施用量为17.50t/hm2，与CK比较，差异极显著（P＜0.01）。分析这一结果产生的原因，一是改土性专用肥中的聚乙烯醇是一种胶结物质，使分散的土粒胶结成蜂窝状，形成较稳定的团聚体[21]。二是改土性专用肥中的牛粪在土壤微生物的作用下合成了土壤腐殖质，腐殖质中的酚羟基、羧基、甲氧基、羰基、羟基、醌基等功能团解离后带负电荷[22]，吸附了河西内陆盐土中的Ca2+，Ca2+是一种胶结物质，促进了土壤团聚体的形成。
改土性专用肥施用量与玉米玉米穗粒数、穗粒重、百粒重呈显著的正相关关系，究其原因一是改土性专用肥配方是根据河西土壤养分现状筛选的，一是改土性专用肥含有丰富的有机质、氮、磷和锌元素，协调了土壤养分平衡，有效地促进了玉米的生长发育。在对改土性专用肥的增产效应研究中发现，改土性专用肥与玉米的经济效益并不是一直呈正相关关系，随着改土性专用肥施用量的增加，边际利润在递减，改土性专用肥施用量在10.50t/hm2的基础上，再继续增加施用量，边际利润出现负值。将改土性专用肥不同施用量与制种玉米产量间的关系应用肥料效应回归方程拟合，得到的回归方程为:y=5.25+0.08946x-0.00182x2，求得改土性专用肥经济最佳施用量为10.50t/hm2。
作者：常曙光 闫刚 闫治斌 王学 闫富海 张小燕 秦嘉海 单位：河北省秦皇岛渤海湾玉米研究所
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