縣級測土配方施肥指標體系建立研究—以江蘇省江都市水稻為例

毛 偉， 李文西， 唐寶國， 曾洪玉， 張富春， 高 暉

(1 揚州市土壤肥料站，江蘇揚州 225101； 2 江都市農(nóng)業(yè)技術推廣中心，江蘇江都 225200)

施肥指標體系建立是測土配方施肥的核心技術,關系到測土配方施肥技術的科學性和應用成效[1-2]。20世紀80年代開展第二次土壤普查,建立了主要土壤類型和主要大田作物土壤養(yǎng)分分級指標[3]，確定了最佳用量和比例[2],為當時配方施肥技術推廣應用提供了科學依據(jù)，然而現(xiàn)階段中國大田作物品種特性、 產(chǎn)量水平、 栽培制度、 農(nóng)民施肥方式和土壤肥力等要素均發(fā)生了很大變化[4-5]，原有的指標體系已不能適應當前的生產(chǎn)需求[6]，建立新的測土配方施肥指標體系和方法勢在必行[1]。氮磷鉀適宜施用量是施肥指標體系的關鍵參數(shù)之一[7]，其中磷、 鉀肥用量可利用養(yǎng)分豐缺指標法預測[8]，而氮肥推薦不同于磷、 鉀肥，不是明確是否施用，而是確定適宜的施用量[9]，故采用了地力差減法預測氮肥用量[10-11]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

江都市位于江蘇省中部，地處長江下游、 長江與淮河交匯處，全市總面積約1332 km2。屬副熱帶濕潤氣候區(qū)，熱量較好，年平均氣溫14.9℃，四季分明，季風明顯，雨水充沛，年降雨量1000 mm，光能充足,年日照時數(shù)2131 h，無霜期220 d。土壤類型主要有水稻土、 潮土，共有37個土種，種植制度以稻—麥兩熟為主，是國家商品糧生產(chǎn)基地。

1.2 試驗設計

水稻精確施氮、 無氮基礎地力試驗的方法參見文獻[10]。種植水稻品種為淮稻13號，水稻精確施氮試驗設3個處理： 無氮對照、 精確施氮和常規(guī)施肥處理；水稻無氮基礎地力試驗設2個處理： 無氮對照、 常規(guī)施肥處理。精確施肥區(qū)： 為無機肥，不施用有機肥，施用純N 210 kg/hm2、 P2O552.5 kg/hm2、 K2O 57.5 kg/hm2。常規(guī)施肥區(qū)： 常規(guī)施肥區(qū)根據(jù)當?shù)厥┓蕦嶋H情況而定，所用肥料為當?shù)爻Ｒ?guī)用肥，不施用有機肥，砂土純氮約292.5 kg/hm2，粘土純氮約247.5 kg/hm2，P2O5約60 kg/hm2，K2O約75 kg/hm2。無氮空白區(qū)： 不施氮肥，磷、 鉀參照精確施肥區(qū)，不施用有機肥。磷鉀肥全部一次性作為基肥施用，其它生產(chǎn)措施相同。氮肥按基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=3 ∶2 ∶5，穗肥在倒4葉、 倒2葉時各施50%。3414試驗[11]中，有無磷區(qū)和無鉀區(qū)處理，可以得到土壤的養(yǎng)分含量和缺素相對產(chǎn)量。根據(jù)3414中三因素效應[11]，可以計算合理的施肥量。在N2做底肥的基礎上進行磷、 鉀部分3414試驗，包括2個因子，每因子4個水平： 0為不施肥，1為正常施肥量的0.5倍，2為正常施肥量，3為正常施肥量的1.5倍，共9個處理，3次重復，小區(qū)面積35 m2。正常施肥量： N 210 kg/hm2，P2O552.5 kg/hm2、 K2O 57.5 kg/hm2，氮肥按基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=3 ∶2 ∶5，穗肥在倒4葉、 倒2葉時各施50%。磷﹑鉀肥一次性作為基肥施用,不施用有機肥。9個處理分別為： 1) N0P0K0，2) N2P0K2，3) N2P1K2，4) N2P2K2， 5) N2P3K2，6) N2P2K0，7) N2P2K1，8) N2P2K3， 9) N2P1K1。

1.3 數(shù)據(jù)處理及方法

1.3.1 地力差減法 作物在不施任何肥料的情況下所得的產(chǎn)量稱空白田產(chǎn)量，它所吸收的養(yǎng)分全部來自土壤。從目標產(chǎn)量中減去空白田產(chǎn)量，就應是施肥所得的產(chǎn)量。

關于氮肥的計算，早就有了斯坦福公式，通過轉化演變如下[10,12]：

施肥量=(目標產(chǎn)量×施氮區(qū)單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量-無氮區(qū)產(chǎn)量×無氮區(qū)單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量)/(氮肥養(yǎng)分含量×氮肥當季利用率)

1.3.2 土壤養(yǎng)分豐缺指標法 利用土壤養(yǎng)分測定值和作物吸收土壤養(yǎng)分之間存在的相關性，對不同作物通過田間試驗，把土壤測定值以一定的級差分等，制成養(yǎng)分豐缺及應施肥料數(shù)量檢索表。取得土壤測定值，就可對照檢索表按級確定肥料施用量[13]。

2 結果與分析

2.1 氮肥用量指標的建立

表1 江都市各試驗調查地點20052011水稻產(chǎn)量變異幅度Table 1 Variations of rice yields at experimantal sites in Jiangdu City from 2005 to 2011

續(xù)表1Table1continuos

序號No.土種名稱Soil local type分布Distribution試驗點數(shù)No. oftrials分布范圍Distribution range(%)標準差Standarddeviation平均值Mean(%)變異系數(shù)Coefficient of variation(%)16夾沙黃Jiashahuang soil邵伯、 丁伙等鄉(xiāng)653.257.81.6055.42.917夾沙土Jiasha soil塘頭、 二姜等鄉(xiāng)848.958.93.7354.76.818砂底黃粘土Shadihuangni soil邵伯、 丁伙等鄉(xiāng)648.253.51.9750.33.919砂底淤泥土 Shadiyuni soil嘶馬、 張綱等鄉(xiāng)646.554.62.6950.55.320砂姜底黃粘土Shajiangdihuangnian soil真武、 丁伙等鄉(xiāng)647.354.32.7450.85.421砂姜底小粉漿土 Shajiang-dixiaofenjiang soil丁溝、 小紀等鄉(xiāng)648.453.21.7949.83.622砂姜底小粉土Shajiangdixiaofen soil二姜鄉(xiāng)745.453.82.7849.95.623上位砂姜土Shangweishajiang soil丁溝、 樊川等鄉(xiāng)638.945.22.3842.05.724上位砂姜碼Shangweishajiangma soil宜陵、 二姜等鄉(xiāng)638.148.54.2043.09.825烏剛土Wugang soil錦西、 雙溝等鄉(xiāng)657.864.22.4660.44.126烏僵土Wujiang soil永安、 東匯等鄉(xiāng)658.463.61.8760.53.127烏沙土Wusha soil周西、 高徐等鄉(xiāng)657.863.51.9960.13.328烏粘土Wunian soil武堅、 周西等鄉(xiāng)659.873.65.0664.97.829下位砂姜土Xiaweishajiang soil丁溝、 樊川等鄉(xiāng)558.764.11.9960.23.330下位砂姜碼Xiaweishajiangma soil宜陵、 二姜等鄉(xiāng)558.063.72.3960.34.031小粉漿土Xiaofenjiang soil小紀、 武堅等鄉(xiāng)659.063.41.6561.82.732小粉砂土Xiaofensha soil宜陵、 大橋等鄉(xiāng)647.553.52.1750.14.333小粉土Xiaofen soil磚橋、 吳橋等鄉(xiāng)652.058.32.3454.84.334淤泥土Yuni soil嘶馬、 張綱等鄉(xiāng)647.859.24.3555.27.935淤砂土Yusha soil浦頭鄉(xiāng)651.060.23.4955.36.336中位砂姜土Zhongweishajiang soil丁溝、 小紀等鄉(xiāng)551.258.92.5454.94.637中位砂姜碼Zhongweishajiangma soil宜陵、 二姜等552.158.32.6054.64.8

作物百公斤籽粒產(chǎn)量肥料吸收量=(籽粒產(chǎn)量×籽粒含氮量+秸稈產(chǎn)量×秸稈含氮量)/籽粒產(chǎn)量×100

表2 江都市淮稻13號百千克籽粒吸氮量與氮肥利用率Table 2 N uptake of each 100 kg seeds and N use efficiency of rice(Huaidao13) in Jiangdu

2.2 磷、 鉀肥用量指標的建立

表3 土壤養(yǎng)分含量、 相對產(chǎn)量和最佳施肥量Table 3 The content of soil nutrients, relative yield and proper fertilizer dose

續(xù)表3Table3continuos

序號No. 土壤養(yǎng)分含量Soil nutrients(mg/kg)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)相對產(chǎn)量Relative yield(%)施肥量Fertilizer dose(kg/hm2)有效磷Olsen-P速效鉀NH4OAc-K全肥區(qū)Fertilizer combination缺P區(qū)P lack缺K區(qū)K lack缺P區(qū)P lack缺K區(qū)K lackP2O5K2O2221.816274857395747098.899.913.519.52313.59383256990735084.088.391.182.12416.08785807950678092.779.156.491.82518.211081606300714077.387.6105.673.12624.58282357485670591.081.459.089.1278.08978904530622557.378.966.5108.22812.86787006795694578.279.957.980.6299.86586556465661574.676.446.294.23013.69589257500829584.09345.656.73124.812993159075880597.594.637.262.93210.812590307770862586.095.543.0559.13323.514688808175858092.096.645.7538.13420.115893008910889595.895.744.2559.4

2.2.1 磷肥用量指標的建立

2.2.1.1 土壤有效磷豐缺指標 根據(jù)江都市水稻3414試驗缺磷相對產(chǎn)量與土壤有效磷含量關系(圖1)，y=29.633lnx+5.5647 (R2=0.6666**)，可見土壤有效磷含量與缺磷區(qū)相對產(chǎn)量呈極顯著相關，將相對產(chǎn)量95%、 90%、 75%代入對數(shù)方程中，相對應的土壤有效磷含量分別為21、 17和10 mg/kg，即為土壤有效磷的豐缺指標值。

圖1 土壤有效磷與相對產(chǎn)量的關系Fig.1 The relationship between soil Olsen-P and relative yield

圖2 土壤有效磷與最佳施磷量的關系Fig.2 The relationship between soil Olsen-P and proper fertilizer P

表4 水稻土壤有效磷養(yǎng)分豐缺指標及推薦施肥量Table 4 Soil available P grades and P fertilizer recommendation for rice

2.2.2 鉀肥用量指標的建立

2.2.2.1 土壤速效鉀豐缺指標 將江都市水稻3414試驗缺鉀相對產(chǎn)量與土壤速效鉀含量進行擬合，得到方程：y=23.488lnx-21.093(R2=0.7176**)，土壤速效鉀含量與缺鉀區(qū)相對產(chǎn)量呈極顯著相關(圖3)。將相對產(chǎn)量95%、 90%、 75%代入該對數(shù)方程中，相對應的土壤有效鉀含量分別為140、 115和60 mg/kg，即為土壤速效鉀的豐缺指標值。

圖3 土壤速效鉀與相對產(chǎn)量的關系Fig.3 The relationship between soil NH4OAc-K and relative yield

圖4 土壤速效鉀與最佳施鉀量的關系Fig.4 The relationship between soil NH4OAc-K and proper fertilizer K

表5 水稻土壤速效鉀養(yǎng)分豐缺指標及推薦施肥量Table 5 Soil NH4OAc-K grades and K fertilizer recommendation for rice

2.3 施肥指標體系校驗

為驗證施肥指標體系建立的科學性，2011年在水稻上安排了42個施肥指標體系校驗試驗。試驗設置2個處理，分別精確施肥區(qū)、 常規(guī)施肥區(qū)，重復3次。由表6可知，在氮肥推薦方面，精確施肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)施用量平均降低14.6%；磷、 鉀肥推薦用量精確施肥區(qū)與常規(guī)施肥區(qū)基本相同；精確施肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)平均產(chǎn)量增加了6%。可見，通過試驗建立施肥指標體系比農(nóng)民常規(guī)施肥具有很好節(jié)本增產(chǎn)效果，同時為進一步建立施肥指標體系提供科學依據(jù)。

表6 水稻施肥指標體系校驗試驗結果統(tǒng)計Table 6 Result analysis of rice in the field experiment for fertilization index system

3 討論

建立科學合理施肥指標體系是推薦施肥的基礎[8]，核心技術是施肥模型的選擇，施肥模型可以分為經(jīng)驗模型和機理模型[16],在我國，農(nóng)作物推薦施肥研究和實踐中,有多達60多種施肥模型,分屬肥料效應函數(shù)法、 測土施肥法和營養(yǎng)診斷法等三大系統(tǒng)[17]。目前，在國內應用于推薦施肥模型主要有養(yǎng)分平衡法[18]，此方法優(yōu)點是概念清楚，容易推廣、 掌握和應用，缺點是有多項參數(shù)是估算或校正來的，土壤養(yǎng)分校正系數(shù)因不同土壤、 不同作物也不同，因而使此方法的精度受到影響。肥料效應函數(shù)法[19],此方法是以田間試驗為基礎而不測定土壤，雖然計算出的施肥量精確度高，反饋性好，缺點是需要預先做大量復雜的田間試驗、 大量室內測定和復雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算，才能求出肥料效應方程，而求出的方程也僅適合做田間試驗的這些地區(qū)，使其大面積推廣應用受到限制。養(yǎng)分豐缺指標法[8，20]，優(yōu)點是簡單易行，快速并具有針對性，可服務到每一個地塊，提出的施肥種類和用量接近當?shù)厝罕姷慕?jīng)驗值，農(nóng)民容易接受；缺點是不適合氮肥推薦指標。地力差減法[10-11]，不需要進行土壤測試，避免了養(yǎng)分平衡法的缺點，但空白田產(chǎn)量不能預先獲得，給推廣帶來了困難。本文研究解決了地力差減法存在的問題，用土壤類型相對產(chǎn)量與目標產(chǎn)量的關系預測空白田產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)部2005年啟動的測土配方施肥項目，開展了大量的3414試驗、 精確施氮試驗、 無氮試驗，獲取了大量的施肥參數(shù)，而這些參數(shù)恰好滿足地力差減法和養(yǎng)分豐缺指標法施肥模型。所以，以地力差減法和養(yǎng)分豐缺指標法建立以縣為單位的測土配方施肥指標體系是科學合理的。

4 結論

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