早稻土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)與土壤有效養(yǎng)分含量的數(shù)學(xué)模型研究

陳小虎，蔡冬華，吳遠(yuǎn)帆，譚 堅(jiān)，曹國(guó)華，李 華

（1耒陽(yáng)市農(nóng)業(yè)局，湖南耒陽(yáng)421800；2湖南省土壤肥料工作站，長(zhǎng)沙410005）

目標(biāo)產(chǎn)量法確定推薦施肥量的計(jì)算方法，是采用美國(guó)土壤學(xué)家斯坦福（Stanford）提出的施肥量估算公式：養(yǎng)分施用量＝（作物所需養(yǎng)分吸收量－土壤養(yǎng)分供應(yīng)量）÷肥料當(dāng)季養(yǎng)分利用率；其中：作物所需養(yǎng)分吸收量＝目標(biāo)產(chǎn)量×作物養(yǎng)分吸收系數(shù)；土壤養(yǎng)分供應(yīng)量＝土壤有效養(yǎng)分含量×耕層土重量×土壤養(yǎng)分校正系數(shù)。

由于土壤的緩沖性能，其有效養(yǎng)分是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化值，因此，土壤養(yǎng)分含量只能代表有效養(yǎng)分的相對(duì)量，不能直接用來(lái)計(jì)算土壤的有效供應(yīng)量，還需要通過(guò)田間試驗(yàn)來(lái)獲得土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)加以換算；而土壤養(yǎng)分校正系數(shù)變化范圍較大、穩(wěn)定性差，它隨土壤養(yǎng)分含量的不同而變化，在實(shí)際應(yīng)用該公式進(jìn)行施肥量估算時(shí)，很難準(zhǔn)確把握土壤養(yǎng)分校正系數(shù)的數(shù)值，造成估算的施肥量不夠準(zhǔn)確，因此，在估算施肥量時(shí)，首先要確定土壤養(yǎng)分校正系數(shù)的取值，通過(guò)分析土壤有效養(yǎng)分含量與校正系數(shù)之間的相關(guān)性，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，就可以根據(jù)土壤速效養(yǎng)分的含量來(lái)估算其校正系數(shù)的取值，為準(zhǔn)確的計(jì)算施肥量提供科學(xué)依據(jù)。

1 方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 試驗(yàn)方法

根據(jù)《湖南省測(cè)土配方施肥補(bǔ)貼資金項(xiàng)目田間試驗(yàn)示范方案》要求，湖南省自2006～2011年在全省各縣市組織實(shí)施了大量的早稻“3414”肥效試驗(yàn)。為了建立湖南省早稻測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系，完善早稻施肥技術(shù)參數(shù)，由湖南省土壤肥料工作站提供了2006～2011年的608個(gè)早稻“3414”肥效試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)（試驗(yàn)處理設(shè)置略），取試驗(yàn)中的相關(guān)處理產(chǎn)量結(jié)果計(jì)算土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)。

1.2 土樣測(cè)試方法

在試驗(yàn)前分別取試驗(yàn)田20 cm耕作層混合樣進(jìn)行檢測(cè)。統(tǒng)一采用的土壤養(yǎng)分測(cè)試方法是：堿解氮采用1 mol／LNaOH堿解擴(kuò)散法，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤速效鉀采用NAC浸提，火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)整理及分析方法

取“3414”試驗(yàn)中的2、4、8處理的缺素區(qū)實(shí)際產(chǎn)量值，按照：土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)＝缺素區(qū)作物地上部分吸收該元素量（kg／hm2）／該元素土壤測(cè)試值含量（mg／kg）×2.25，分別計(jì)算出每個(gè)試驗(yàn)的土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)；早稻每100 kg稻谷氮磷鉀吸收量（養(yǎng)分系數(shù)）分別為：2.34、0.89、2.76 kg。采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析土壤有效養(yǎng)分含量與其校正系數(shù)的相關(guān)系數(shù)，并建立最佳回歸模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)的相關(guān)分析

由全省的608個(gè)早稻“3414”試驗(yàn)計(jì)算獲得的堿解氮的有效養(yǎng)分校正系數(shù)值在 12.97% ～71.29%之間，平均值為31.93%，有效磷在20.30%～300.17%的范圍，平均值為149.29%，速效鉀在27.14% ～146.25%之間，平均值為 79.44%，可見(jiàn)其變化范圍較大。分別以土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與對(duì)應(yīng)的土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析得到相關(guān)系數(shù)分別為：RN＝－0.7132**、RP＝－0.7696**、RK＝－0.8253**，其與土壤養(yǎng)分含量均呈極顯著的負(fù)相關(guān)，表明土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)隨著土壤養(yǎng)分含量的增加而減小。

2.2 土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)的回歸分析

以土壤堿解氮、有效磷、速效鉀為自變量XN、XP、XK，對(duì)應(yīng)的土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)為依變量YN、YP、YK，進(jìn)行回歸數(shù)學(xué)模型分析如下。

（1）土壤堿解氮校正系數(shù)與土壤堿解氮含量的數(shù)學(xué)回歸模型。經(jīng)回歸分析，在得到的各種模型中，以雙曲線模型最佳，其擬合程度最高，土壤堿解氮含量與其校正系數(shù)的回歸關(guān)系式為：YN＝7.156＋4011.813／XN。經(jīng)方差分析，F(xiàn)＝791.9**，達(dá)到極顯著水平，擬合度為R2＝0.5665。從圖1可以看到，回歸方程的曲線與各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的擬合程度較好，而且曲線較為平緩，隨著土壤堿解氮含量增加，土壤堿解氮的校正系數(shù)呈較為明顯的下降趨勢(shì)。

（2）土壤有效磷校正系數(shù)與土壤有效磷含量的數(shù)學(xué)回歸模型?；貧w分析結(jié)果表明，土壤有效磷校正系數(shù)與土壤有效磷含量也呈現(xiàn)雙曲線回歸關(guān)系，回 歸 方 程為：YP＝19.4008＋1986.9345／XP，擬合度為 R2＝0.8246。方差分析 F＝2848.8**，可見(jiàn)其相關(guān)程度極高。回歸曲線位于散點(diǎn)正中，可見(jiàn)其擬合程度之高（圖2）。隨著土壤有效磷含量提高，土壤有效磷校正系數(shù)下降明顯，其中20 mg／kg為一拐點(diǎn)，當(dāng)土壤有效磷含量小于20 mg／kg時(shí)，下降較陡；大過(guò)20 mg／kg之后變化比較平緩。這說(shuō)明在土壤有效磷含量較高的高產(chǎn)稻田土壤條件下，土壤有效磷校正系數(shù)可取一定值。

（3）土壤速效鉀校正系數(shù)與土壤速效鉀含量的數(shù)學(xué)回歸模型?；貧w分析表明，土壤速效鉀校正系數(shù)與土壤速效鉀含量呈極顯著的雙曲線回歸關(guān)系，其回歸模型為：YK＝11.919＋6169.6989／XK，擬合度為 R2＝0.7629。方差分析 F＝1949.4**，達(dá)到極顯著水平。從圖3可見(jiàn)，回歸曲線與散點(diǎn)擬合程度很高，隨著土壤速效鉀含量增加，土壤速效鉀校正系數(shù)呈明顯的下降趨勢(shì)，80 mg／kg為一拐點(diǎn)，當(dāng)土壤速效鉀含量小于80 mg／kg時(shí)，下降較陡；大于80 mg／kg之后變化比較平緩。這也說(shuō)明在土壤速效鉀含量較高的高產(chǎn)稻田土壤條件下，土壤速效鉀校正系數(shù)可取一定值。

以上分析結(jié)果表明，土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)分別與其對(duì)應(yīng)的有效氮、磷、鉀含量均以雙曲線數(shù)學(xué)模型為最佳，其回歸關(guān)系均達(dá)到極顯著水平，擬合程度極高，可用以計(jì)算土壤速效養(yǎng)分含量所對(duì)應(yīng)的有效養(yǎng)分校正系數(shù)，為制定準(zhǔn)確的推薦施肥量提供依據(jù)。

圖1 堿解氮的校正系數(shù)與土壤堿解氮含量關(guān)系圖

圖2 有效磷的校正系數(shù)與土壤中有效磷含量的關(guān)系圖

圖3 速效鉀的校正系數(shù)與土壤中速效鉀含量的關(guān)系圖

3 小結(jié)與討論

以上分析表明，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與其有效養(yǎng)分校正系數(shù)呈極顯著的負(fù)相關(guān)，這與前人所作的分析結(jié)果相一致，說(shuō)明了土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)是個(gè)變異較大的技術(shù)參數(shù)，也是有一定的變化規(guī)律的，可以用數(shù)學(xué)模型來(lái)表示，在應(yīng)用中可根據(jù)土壤速效養(yǎng)分含量的高低來(lái)確定其取值。

通過(guò)回歸分析，建立的土壤有效養(yǎng)分含量與有效養(yǎng)分校正系數(shù)的回歸模型均為雙曲線，其回歸關(guān)系均達(dá)到極顯著水平，且擬合度極高，可以用于土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)的估算，為采用斯坦福估算公式精確估算不同土壤有效養(yǎng)分含量下的施肥量提供了科學(xué)依據(jù)。

分析采用了全省實(shí)施測(cè)土配方施肥項(xiàng)目所實(shí)施的608個(gè)“3414”試驗(yàn)結(jié)果，屬于大樣本、多年、多點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)論，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

［1］謝衛(wèi)國(guó)，黃鐵平，鐘武云，等.測(cè)土配方施肥理論與實(shí)踐［M］.長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

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