八五八農場水稻鉀肥施肥分區(qū)的研究

張有利，劉龍聚

（1.黑龍江八一農墾大學農學院，大慶 163319；2.黑龍江省慶豐農場）

分區(qū)推薦施肥法是適合我國國情的一種切實可行的方法。該法是解決不同地區(qū)、不同作物、不同產量的施肥量和配比問題，是普及推薦施肥技術、培肥地力、提高肥料利用率和增加產量的一條有效途徑，是發(fā)展專用肥生產的重要依據(jù)[1-2]。結合我國農業(yè)部測土配方項目，通過試驗數(shù)據(jù)分析，討論八五八農場基于土壤豐缺指標體系下的精準養(yǎng)分分區(qū)，即通過在不同土壤肥力分區(qū)內進行“3414”試驗來確定最優(yōu)的施肥量，對堿解氮、有效磷、速效鉀元素進行推薦施肥管理，即通過大間距的土壤樣品采集獲得區(qū)域內養(yǎng)分的空間分布規(guī)律，劃分肥力分區(qū)，制定肥料配方，為以后通過柵格化采樣和指導農場農戶的科學施肥，探索從測土到定量施肥的途徑和方式[3-4]。

1 研究地區(qū)概況

試驗區(qū)位于黑龍江虎林市東南部的八五八農場，地理坐標為東經133°02′～133°30′，北緯45°30′～45°55′，全場總面積1 160.5×104hm2，農場現(xiàn)有耕地695.4×104hm2，屬于寒溫帶大陸性季風性氣候，四季氣候變化明顯且極易產生地方性小氣候。農場年平均氣溫3.7 ℃，年平均大于10 ℃的積溫為2 692.1 ℃，最高年份積溫為3 019.0 ℃，最低年份積溫為2 226.4 ℃；歷年平均降水量549.4 mm，最大降水量765.8 mm，最小降水量為297.2 mm，年日照總時數(shù)為2 230.3 h，最多2 621.8 h，最少2 086.6 h，多年平均5月至9月日照時數(shù)為1 013.1 h，最多為1 246.9 h，最少為806.5 h；因受季風的影響，風速具有季節(jié)性變化的特點，春季季節(jié)性風較多且風速達4 m·s-1，全年以偏南風為主，次為偏西風或西南風，每年10月至次年3月主要盛行偏西風，4月至9月主要盛行偏南風。

2 試驗設計與數(shù)據(jù)分析

2.1 試驗設計

八五八農場試驗設計采取的是“3414”試驗設計。“3414”是指氮、磷、鉀3 個因素、每個因素4 個水平、共計14 個處理。4 個水平的含義：0 水平指不施肥，2 水平指當?shù)赝扑]施肥量，1 水平=2 水平×0.5，3水平=2 水平×1.5（該水平為過量施肥水平）。

試驗水稻品種為墾鑒稻6 號，“3414”試驗2 水平，N 為73.5 kg·hm-2，P2O5為36.0 kg·hm-2，K2O 為55.5 kg·hm-2。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2006年秋季八五八農場在全場各地塊采集了3 120 個樣點，并用GPS 記錄下采樣位置。所有樣點均測試了土壤堿解氮、有效磷、速效鉀項目。根據(jù)土壤測試數(shù)據(jù)，采用空間插值方法進行分析，得到各養(yǎng)分的空間分布圖。

為了便于農場進行有針對性的施肥，不僅需要知道各地塊養(yǎng)分狀況的好壞，還需要了解各地塊具體缺少什么土壤養(yǎng)分，因此利用堿解氮、有效磷、速效鉀3 項指標對各地塊養(yǎng)分進行動態(tài)聚類分析。

表1 土壤肥力分值轉換公式Table 1 Transformation formula of soil fertility value

聚類分析中通常都需要對數(shù)據(jù)進行標準化，使各指標具有相同的量綱級。常用的方法是根據(jù)各指標的概率分布，將他們都轉換為標準正態(tài)分布的形態(tài)。經轉換后，養(yǎng)分含量高的轉換分值高，養(yǎng)分含量低的轉換分值低。但每項指標的取值都在0～100 之間（表1）。

表2 八五八農場不同施肥區(qū)土壤主要屬性Table 2 Soil attributes of different fertilization area in 858 farm

聚類后，類別1 所占比例最高，在農場各地均有分布，堿解氮和速效鉀含量最高，僅有效磷稍低，是養(yǎng)分狀況較好的耕地；類別2 在農場所占比例較小，以農場中部分布最多，其他各處也有零散分布，其有效磷和速效鉀含量最低，堿解氮含量也較低，是養(yǎng)分狀況最差的耕地；類別3 所占比例較高，在農場各處均有分布，其速效鉀含量較低，堿解氮和有效磷含量較高；類別4 是比例最小的類別，在農場分布也較為分散，以中部最多，其有效磷含量最高，速效鉀含量也較高，但堿解氮含量較低。

根據(jù)對八五八農場的堿解氮、有效磷、速效鉀的分區(qū)研究，分別在農場的第五管理區(qū)第十四作業(yè)站、第十管理區(qū)第十作業(yè)站、農場科技園區(qū)、第十管理區(qū)第十九作業(yè)站，設計實施“3414”試驗，品種選擇試驗小區(qū)均為30 m2，應用試驗區(qū)的研究成果進行推薦施肥的示范推廣。

3 結果與分析

柳金來等[5]研究發(fā)現(xiàn)，隨施鉀量的增加單位面積穗數(shù)也增加，鉀肥用量顯著的促進稻穗的形成，每穗粒數(shù)在施鉀量76.5 kg·hm-2范圍內，隨著施鉀量的增加每穗粒數(shù)依次增加，高于76.5 kg·hm-2處理則表現(xiàn)下降，千粒重與施鉀量呈負增長關系。在東北地區(qū)，高氮集中施肥在生育前期時，施鉀抗病性提高不顯著；氮肥用量適當時，施鉀可提高水稻抗病能力，增加水稻結實率、千粒重和產量[6-8]。

在農場高氮高鉀區(qū)（類別1），鉀肥的肥料效應函數(shù)為y=-0.194 8x2+18.227 1x+6 970.1（R2=0.590 9）對其求導得到最佳施K2O 量為46.78 kg·hm-2，這時的最高產量達到7 396.47 kg·hm-2。低氮低鉀區(qū)（類別2），鉀肥的肥料效應函數(shù)為y=-0.278 1x2+56.905x+7 071.4（R2=0.995 8），對其求導得到最佳施K2O 量為102.3 kg·hm-2，這時的最高產量達到9 982.384 kg·hm-2。高氮低鉀區(qū)（類別3），鉀肥的肥料效應函數(shù)為y=-0.275 1x2+33.841x+6 420.8（R2=0.853 3），對其求導得到最佳施K2O 量為61.51 kg·hm-2，這時的最高產量達到7 461.53 kg·hm-2。低氮高鉀區(qū)（類別4），鉀肥的肥料效應函數(shù)為y=-0.398 8x2+41.608x+7 637.6（R2=0.991 3），對其求導得到最佳施K2O 量為52.2 kg·hm-2，這時的最高產量達到8 722.8 kg·hm-2（如圖1）。

圖1 農場耕地不同地力“3414”試驗鉀肥效應函數(shù)Fig.1 Potash fertilizer function of 3414 experiment of different soil fertility in farm land

由試驗測試結果可知：隨著鉀肥用量由低逐漸增高時，水稻產量隨之增加相應的提高，但當鉀肥用量達到一定水平時，即使再增加鉀肥用量，水稻產量則出現(xiàn)減少的趨勢，即在合理設計2 水平的“3414”的試驗中，肥料效應函數(shù)出現(xiàn)明顯的拋物線趨勢。

4 結論

應用3S 技術與土壤室內化驗方法，將八五八農場11 個管理區(qū)23 個作業(yè)站作為研究區(qū)域，運用地統(tǒng)計學方法和GPS、GIS 技術，采用土壤養(yǎng)分分區(qū)的研究方法，對土壤養(yǎng)分的空間變異特征和規(guī)律進行研究。在此基礎上將農場的土壤對氮磷鉀的需求進行了劃分，共得到4 個類型區(qū)，然后對這4 個區(qū)域進行了“3414”田間試驗，并求得各自的施肥指標體系，研究獲得了以下結論。

（1）通過“3414”試驗研究了最高產量下水稻的鉀肥的用量，根據(jù)土壤有效養(yǎng)分含量提出各肥力區(qū)的推薦施肥量?；诜柿闲瘮?shù)方法，確定K2O 推薦施用為：低氮低鉀區(qū)，最佳施K2O 量為46.8 kg·hm-2。高氮低鉀區(qū)，最佳施K2O 量為102.3 kg·hm-2，高氮高鉀區(qū)，最佳施K2O 量為61.5 kg·hm-2，低氮高鉀區(qū)，最佳施K2O 量為52.2 kg·hm-2。

（2）該研究在不同土壤養(yǎng)分狀況的區(qū)域內，布置了“3414”試驗，在此基礎上獲得了各土壤肥力狀況下的施肥指標體系，由于受外界的影響，一年的數(shù)據(jù)難以具有代表性，因此要根據(jù)實際情況和后續(xù)的試驗進行調整。測土推薦施肥技術的推廣，根據(jù)施肥分區(qū)圖， 進而提出相應的區(qū)域施肥推薦方案，指導農民合理施肥，轉變了常規(guī)的施肥方法，做到因缺補缺的理念，提高了水稻產量。根據(jù)區(qū)域施肥方案，提高肥料利用率和減少肥料用量，提高農作物產量，保護農業(yè)生態(tài)環(huán)境，改善農產品品質，培肥地力，節(jié)省生產成本，實現(xiàn)區(qū)域配方施肥和肥料的集約利用，從而減輕了環(huán)境污染為生態(tài)環(huán)保和社會效益作出了貢獻，實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，在農業(yè)生產中具有重要的作用。

［1］金耀青，張中原.配方施肥方法及其應用［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，1993.

［2］劉成祥，用鳴錚.對Truog-Ramamoorthy 測土施肥方法的研究與討論［J］.土壤學報，1986，23（3）：286-289.

［3］侯彥林，閆曉燕，任軍，等.區(qū)域生態(tài)平衡施肥模型建立方法和應用［J］.土壤通報，2003，34（1）：33-35.

［4］潘瑜春，劉巧芹，閻波杰，等.采樣尺度對土壤養(yǎng)分空間變異分析的影響［J］.土壤通報，2010，41（2）：257-262.

［5］張靜蘭.氮素營養(yǎng)對水稻生產、產量和氮代謝的營養(yǎng)［J］.植物學報，1964（3）：75-81.

［6］焉山，鄭桂萍，馬艷，等.有機肥及與化肥配施對水稻空育163 品質的影響［J］.黑龍江八一農墾大學學報，2014，26（2）：13-16.

［7］謝金學，吳金書，譚和芳，等.氮磷鉀配合施肥對水稻養(yǎng)分吸收和產量的影響［J］.江蘇農業(yè)科學，2008（5）：258-260.

［8］馮躍華，鄒應斌，Roland J B，等.免耕直播對一季晚稻田土壤特性和兩優(yōu)培九生長及產量形成的影響［J］.作物學報，2006，32（11）：1728-1736.