湖北省不同時期主要作物氮磷鉀肥料養(yǎng)分利用率分析

張德才+劉榮+張淑貞

摘要：在湖北省“十一五”和“十二五”兩時期各縣市（區(qū)）在水稻、小麥、玉米、油菜和棉花等主要作物上進(jìn)行的“三區(qū)試驗”、“常規(guī)五處理試驗”等得到4 729個田間試驗結(jié)果?；凇安顪p法”測算相關(guān)處理間氮、磷、鉀各肥料養(yǎng)分相對利用率，同時創(chuàng)新采用氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分綜合利用率計算方法，對各作物各試驗田按不同計算方法測算的肥料養(yǎng)分利用率進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，采用氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分利用率綜合計算法所得的肥料利用率，相對其他測算方法更具有合理性。按面積加權(quán)統(tǒng)計，“十一五”時期，各主要作物肥料利用率平均在30.1%～42.2%，總計平均為35.3%，配方施肥相比習(xí)慣施肥提高4.7個百分點(diǎn)；“十二五”時期，各主要作物肥料利用率平均在30.6%～44.9%，總計平均為36.7%，配方施肥相比習(xí)慣施肥提高3.8個百分點(diǎn)?！笆濉毕啾取笆晃濉睍r期，總計平均提高1.4個百分點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：作物；肥料；養(yǎng)分利用率；分析

中圖分類號：S147.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）22-4264-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.22.014

Abstract： 4 729 field-experiment data were successfully gotten by carrying out the three-plot and the five routine tests on the main crops including paddy rice， wheat， maize， rape and cotton in different sites of Hubei at the 11th and 12th five-year-plan periods. Routine subtraction method was applied to statistically estimate the values of the relative nitrogen（N）， phosphorus（P） and potassium（K） fertilizer use efficiency of the crops in the different experimental plots respectively. In addition， innovatively adopted the N， P， K nutrient comprehensive utilization calculation method， the nutrient utilization for each crop plots according to different calculation method for the measurement of utilization rate of fertilizer nutrients were analyzed. The results showed that the numerical values of the fertilizer use efficiency calculated by the comprehensive method were more reasonable and consentaneous with the N， P， K nutrient comprehensive utilization calculation method than the others. In the 11th five-year-plan period， the distribution interval of the fertilizer use efficiency of crops was 30.1%～42.2% while the average was 35.3% in terms of area weighted means， moreover， the formula fertilization treatments increased by 4.7 percentage points compared with the conventional. In the 12th five-year-plan period， the values mainly ranged from 30.6% to 44.9% and the statistical mean was 36.7%， while the formula fertilization treatments were 3.8 percentage points higher than the conventional. The statistical results indicated that the values of the fertilizer use efficiency at the 12th five-year-plan period were raised by 1.4 percentage points compared with the 11th.

Key words： crops； fertilizer； nutrient use efficiency； analysis

肥料利用率即作物吸收利用肥料養(yǎng)分量占施用肥料養(yǎng)分量的比例，是衡量肥料施用是否合理的一項重要指標(biāo)[1，2]。肥料利用率高，表明肥料施用較為合理平衡，投肥效率較高，養(yǎng)分流失而導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化及污染也相對減少。合理平衡或測土配方施用肥料，是提高肥料利用率的關(guān)鍵措施，推廣應(yīng)用測土配方施肥技術(shù)意義重大。肥料利用率受土壤肥力、養(yǎng)分與作物的平衡關(guān)系、施肥技術(shù)與施肥配比、養(yǎng)分施用量、土壤水分、氣候因子、栽培管理措施等諸多因素的影響，是個動態(tài)變化參數(shù)，與肥料養(yǎng)分施用量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[2-4]。同位素示蹤試驗法是能比較準(zhǔn)確獲得所試田塊肥料養(yǎng)分利用率參數(shù)的方法[1，2，5]，但該方法受試驗材料、測試等諸多條件的限制不便操作。endprint

按《全國測土配方施肥技術(shù)規(guī)范》，采用“3414”常規(guī)五處理肥效試驗法，按“差減法”[2，4]即把三要素配施與某兩要素配施的另一要素的土壤養(yǎng)分吸收量視同一致，分別測算所試田塊作物氮、磷、鉀三要素肥料養(yǎng)分利用率[5-11]。而因養(yǎng)分間的協(xié)同與抑制作用，僅施某要素、或某兩要素、或三要素養(yǎng)分配施、或三要素養(yǎng)分均不施等不同土壤養(yǎng)分和不同施肥條件下，作物吸收的土壤養(yǎng)分量的相關(guān)研究報道較為鮮見。按“差減法”分析測算的養(yǎng)分利用率，僅是相對利用率，即表觀利用率。人們常說的肥料利用率，一般是指三要素肥料養(yǎng)分的利用率，但沒具體指是某一要素肥料養(yǎng)分的利用率，因應(yīng)用常規(guī)五處理試驗結(jié)果按“差減法”測算的是氮、磷、鉀三要素肥料養(yǎng)分各養(yǎng)分的利用率。這里引入氮、磷、鉀三要素肥料養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率概念，基于“差減法”綜合測算氮、磷、鉀三要素肥料養(yǎng)分利用率，與人們一般所說的肥料利用率有所一致。應(yīng)用湖北省各縣市（區(qū)）“十一五”“十二五”各時期實(shí)施國家測土配方施肥項目所進(jìn)行的各主要作物各田間“3414”肥效試驗、“3414”常規(guī)五處理試驗、三區(qū)試驗結(jié)果，對不同時期全省主要作物肥料養(yǎng)分利用率進(jìn)行分析統(tǒng)計，旨在為推廣應(yīng)用測土配方施肥技術(shù)，不斷優(yōu)化測土配方施肥、提高肥料養(yǎng)分利用率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)、作物與數(shù)據(jù)統(tǒng)計來源

各時期各年度各縣市（區(qū)）按湖北省統(tǒng)一試驗方案，選擇土壤類型、土壤肥力、施肥與產(chǎn)量水平等均有代表性的區(qū)域田塊（3年內(nèi)未進(jìn)行相關(guān)肥效試驗的田塊），在水稻、小麥、玉米、油菜和棉花等主要作物上和水稻土、潮土、黃棕壤、紅壤等主要土壤上進(jìn)行“3414”、“3414”常規(guī)五處理、三區(qū)等田間肥效試驗，所試各作物品種均選用當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)品種。收集、整理“十一五”時期試驗數(shù)據(jù)齊全的三區(qū)試驗點(diǎn)數(shù)1 854個，常規(guī)五處理（含“3414”中常規(guī)五處理）試驗點(diǎn)數(shù)1 589個，“十二五”時期分別為560和726個，總計4 729個田間試驗數(shù)據(jù)。

1.2 試驗設(shè)計

1.3 計算方法

式（1）：作物某養(yǎng)分吸收總量=子粒產(chǎn)量×子粒該養(yǎng)分含量+莖葉產(chǎn)量×莖葉該養(yǎng)分含量。

式（2）：施肥處理氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率=（施肥處理氮、磷、鉀養(yǎng)分合計吸收總量-不施肥處理氮、磷、鉀養(yǎng)分合計吸收總量）÷氮、磷、鉀養(yǎng)分合計施用總量×100%。

式（3）：施肥處理氮、磷、鉀某養(yǎng)分協(xié)同利用率=（施肥處理某養(yǎng)分吸收總量-不施肥處理該養(yǎng)分吸收總量）÷該養(yǎng)分施用總量×100%。

式（4）：施肥處理氮、磷、鉀養(yǎng)分協(xié)同利用率平均=（施肥處理氮養(yǎng)分利用率+施肥處理磷養(yǎng)分利用率+施肥處理鉀養(yǎng)分利用率）÷3。

式（5）：氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率=（處理⑥氮、磷、鉀養(yǎng)分合計吸收總量-不施肥處理①氮、磷、鉀養(yǎng)分合計吸收總量）÷處理⑥氮、磷、鉀養(yǎng)分合計施用總量×100%。

式（6）：氮、磷、鉀某養(yǎng)分協(xié)同利用率=（處理⑥該養(yǎng)分吸收總量-不施肥處理①該養(yǎng)分吸收總量）÷處理⑥該肥料養(yǎng)分施用總量×100%。

式（7）：氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合相對利用率=（處理⑥氮、磷、鉀養(yǎng)分合計吸收總量-處理②氮養(yǎng)分吸收總量-處理④磷養(yǎng)分吸收總量-處理⑧鉀養(yǎng)分吸收總量）÷處理⑥氮、磷、鉀養(yǎng)分合計施用總量×100%。

式（8）：氮、磷、鉀某養(yǎng)分相對利用率=（處理⑥某養(yǎng)分吸收總量-僅不施該養(yǎng)分處理該養(yǎng)分吸收總量）÷處理⑥該肥料養(yǎng)分施用總量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時期主要作物三區(qū)試驗肥料養(yǎng)分協(xié)同利用率

2.1.1 習(xí)慣施肥和配方施肥氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率 依據(jù)各時期各主要作物三區(qū)試驗結(jié)果按式（2）分別測算習(xí)慣施肥和配方施肥處理氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率，繼而統(tǒng)計算術(shù)平均值，結(jié)果分別列于表1。由表1可知，各作物各試驗點(diǎn)同比，配方施肥相比習(xí)慣施肥利用率均有所提高，利用率提高點(diǎn)數(shù)均占比較大，且隨著時間推移，測土配方施肥技術(shù)認(rèn)知完善和普及應(yīng)用程度增強(qiáng)，利用率也隨之提高?！笆晃濉睍r期即在測土配方施肥項目建設(shè)實(shí)施與示范推廣階段，早稻、中稻、晚稻、小麥、玉米、油菜、棉花各作物各試驗點(diǎn)習(xí)慣施肥氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率平均分別在26.3%～38.9%，總計平均為31.2%；配方施肥平均分別在28.6%～46.9%，總計平均為35.8%；配方施肥相比習(xí)慣施肥各作物平均增加2.3～8.0個百分點(diǎn)，總計平均增加4.6個百分點(diǎn)，提高點(diǎn)所占比例達(dá)81.2%，下降點(diǎn)僅占18.8%?！笆濉睍r期即在測土配方施肥項目鞏固實(shí)施與普及應(yīng)用階段，習(xí)慣施肥氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率平均在27.9%～38.1%，總計平均為34.3%；配方施肥平均在32.2%～46.0%，總計平均為38.4%；配方施肥相比習(xí)慣施肥各作物平均增加1.2～7.9個百分點(diǎn)，總計平均增加4.1個百分點(diǎn)，提高點(diǎn)占比75.4%，下降點(diǎn)僅占24.6%。“十二五”時期相比“十一五”時期，習(xí)慣施肥、配方施肥總計平均分別增加3.1、2.6個百分點(diǎn)。

2.1.2 習(xí)慣施肥和配方施肥氮、磷、鉀各肥料養(yǎng)分協(xié)同利用率與平均利用率 按式（3）分別測算各時期習(xí)慣施肥和配方施肥處理各作物各試驗點(diǎn)氮、磷、鉀各養(yǎng)分協(xié)同利用率，繼而按式（4）測算氮、磷、鉀三要素養(yǎng)分利用率平均值，結(jié)果見表2。由表2可知，由式（4）所得平均值基本均高于按式（2）測算的氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率結(jié)果?！笆晃濉睍r期早稻、中稻、晚稻、小麥、玉米、油菜、棉花作物習(xí)慣施肥氮、磷、鉀三要素養(yǎng)分利用率平均值在32.4%～44.5%，總計平均為38.1%，相比式（2）測算結(jié)果偏高7.0個百分點(diǎn)；配方施肥平均值分別在32.2%～49.8%，總計平均為40.3%，相比式（2）測算結(jié)果偏高4.5個百分點(diǎn)?！笆濉睍r期養(yǎng)分協(xié)同利用率均值與式（2）相比，除小麥習(xí)慣施肥有所降低外，其他作物均呈升高趨勢，總計平均偏高5.6個百分點(diǎn)。由此可見，拆開分別計算氮、磷、鉀養(yǎng)分利用率再計算三要素養(yǎng)分平均值結(jié)果與式（2）計算結(jié)果之間存在較大差異。endprint

2.2 不同時期主要作物常規(guī)五處理試驗肥料養(yǎng)分利用率統(tǒng)計分析

以“3414”試驗中①、②、④、⑥、⑧常規(guī)五處理試驗結(jié)果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別按式（5）至式（8）測算統(tǒng)計肥料養(yǎng)分利用率，結(jié)果見表3和表4。由表3可知，全施肥處理⑥相比不施肥處理①，“十一五”時期各主要作物氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率（X）平均在34.2%～44.1%，總計平均為38.3%，氮、磷、鉀各肥料養(yǎng)分協(xié)同利用率平均值（Y）在35.4%～49.1%，總計平均為42.7%，Y比X平均高出0.9～7.9個百分點(diǎn)，總計平均高出4.4個百分點(diǎn)。由表4可知，全施肥處理⑥分別相對僅不施氮處理②、僅不施磷處理④和僅不施鉀處理⑧，“十一五”時期各主要作物氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合相對利用率（A）平均在27.8%～32.4%，總計平均為31.3%，氮、磷、鉀各肥料養(yǎng)分相對利用率（“差減法”采用的測算方法）平均值（B）在29.4%～36.2%，總計平均為33.6%，B比A平均高出0.1～4.4個百分點(diǎn)，總計平均高出2.3個百分點(diǎn)?？傮w而言，“十二五”時期各測算統(tǒng)計結(jié)果整體高于“十一五”時期，兩時期各指標(biāo)值變化趨勢基本一致，各測算統(tǒng)計結(jié)果表現(xiàn)為Y>X>B>A，總計平均值A(chǔ)比X低6.8～7.0個百分點(diǎn)（表3和表4）。

2.3 不同時期主要作物常規(guī)五處理試驗處理間養(yǎng)分相對吸收量統(tǒng)計分析

按式（1）分別計算各作物僅不施氮處理②氮養(yǎng)分、僅不施磷處理④磷養(yǎng)分、僅不施鉀處理⑧鉀養(yǎng)分的吸收量分別相對全不施處理①氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量的差值，統(tǒng)計結(jié)果列于表5。由表5可知，兩時期各作物養(yǎng)分吸收量均表現(xiàn)增加趨勢，總計平均氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別增加2.25～2.40 kg/hm2、2.55～2.85 kg/hm2、19.20～19.95 kg/hm2，說明三要素中某兩要素配施均能促進(jìn)另一要素土壤養(yǎng)分的吸收而提高吸收量。全施肥處理⑥氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別相對處理②氮養(yǎng)分、處理④磷養(yǎng)分、處理⑧鉀養(yǎng)分的吸收量結(jié)果同樣表現(xiàn)增加趨勢，總計平均氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別增加49.20～49.35 kg/hm2、15.60～15.90 kg/hm2、108.30～108.75 kg/hm2，不過處理⑥所增加的養(yǎng)分吸收量，不僅來自土壤養(yǎng)分，同時也來自肥料養(yǎng)分。至于三要素配施和某兩要素配施，另一要素的土壤養(yǎng)分吸收量是否等同或增或減，按本試驗方法則不得而知，這也是按式（8）測算利用率方法的局限性。測算統(tǒng)計處理⑥相對處理①，也表現(xiàn)一致增加趨勢，總計平均氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別增加51.45～51.60 kg/hm2、18.15～18.90 kg/hm2、132.15～133.80 kg/hm2，處理⑥所增加的養(yǎng)分吸收量，無論是增加的土壤養(yǎng)分或肥料養(yǎng)分的吸收量，均是氮、磷、鉀三要素配施協(xié)同促進(jìn)作用的貢獻(xiàn)，在三要素肥料配施的情況下，因所施肥料養(yǎng)分的優(yōu)勢作用，相對抑制土壤養(yǎng)分的吸收，可能所吸收的肥料養(yǎng)分量占較高比例。因此認(rèn)為在“差減法”測算肥料養(yǎng)分表觀利用率基礎(chǔ)上，按式（2）或式（5）測算的三要素肥料綜合協(xié)同利用率相對式（7）或式（8）測算的利用率更具有合理性，也與人們一般所說的肥料利用率（即沒有特指某一要素肥料的利用率）的概念更相符。

2.4 不同時期主要作物肥料養(yǎng)分利用率

按各時期各主要作物習(xí)慣施肥和配方施肥面積，在按式（2）和式（5）統(tǒng)計的算術(shù)平均利用率（其中配方施肥采用三區(qū)試驗與常規(guī)五處理試驗合計點(diǎn)數(shù)的平均值）基礎(chǔ)上，統(tǒng)計各時期各主要作物氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率（概稱為“肥料利用率”）面積加權(quán)平均，結(jié)果見表6。可見，“十一五”時期，各主要作物肥料利用率平均在30.1%～42.2%，總計平均為35.3%，配方施肥相比習(xí)慣施肥提高4.7個百分點(diǎn)；“十二五”時期，各主要作物肥料利用率平均在30.6%～44.9%，總計平均為36.7%，配方施肥相比習(xí)慣施肥提高3.8個百分點(diǎn)?！笆濉毕啾取笆晃濉睍r期，僅油菜作物肥料利用率有所下降，其他作物均有所上升，總計平均提高1.4個百分點(diǎn)（表6）。

3 小結(jié)與討論

1）綜合以上分析，基于“差減法”應(yīng)用三區(qū)試驗、常規(guī)五處理試驗等相關(guān)試驗結(jié)果，采用氮、磷、鉀全施肥處理相對全不施處理所增加的氮、磷、鉀養(yǎng)分合計吸收量所占氮、磷、鉀養(yǎng)分合計施用量比例的測算方法即氮、磷、鉀養(yǎng)分綜合計算法計算所得肥料利用率（仍是表觀或相對利用率），相對其他測算方法更具有合理性，也與人們一般所說的肥料利用率概念更相符，且僅需設(shè)置不施肥區(qū)和施肥區(qū)兩處理即可，田間試驗也更為簡便。

2）基于“差減法”應(yīng)用三區(qū)試驗、常規(guī)五處理試驗等相關(guān)試驗結(jié)果及各時期各主要作物習(xí)慣施肥與配方施肥面積，測算統(tǒng)計氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分綜合協(xié)同利用率結(jié)果表明，湖北省“十一五”時期，早稻、中稻、晚稻、小麥、玉米、油菜、棉花各主要作物肥料利用率平均分別為30.1%、34.4%、31.4%、35.1%、34.5%、36.0%和42.2%，總計平均為35.3%，配方施肥相比習(xí)慣施肥提高4.7個百分點(diǎn)；“十二五”時期，各主要作物肥料利用率平均分別為30.6%、39.1%、34.1%、38.9%、37.3%、31.9%和44.9%，總計平均為36.7%，配方施肥相比習(xí)慣施肥提高3.8個百分點(diǎn)。“十二五”相比“十一五”時期，總計平均提高1.4個百分點(diǎn)。

3）基于“差減法”應(yīng)用常規(guī)五處理試驗等相關(guān)試驗結(jié)果，測算三要素配施各養(yǎng)分分別相對某兩要素配施的另一要素的肥料養(yǎng)分利用率，其中，三要素配施作物吸收各土壤養(yǎng)分量與相應(yīng)某兩要素配施另一要素土壤養(yǎng)分吸收量是否一致，尚需采用同位素示蹤法進(jìn)行相關(guān)試驗研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J].土壤學(xué)報，2008，45（5）：915-924.

[2] 張福鎖，江榮風(fēng)，陳新平，等.測土配方施肥技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[3] 蔡信之.合理施肥實(shí)用技術(shù)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1996.

[4] 王興仁，張福鎖.現(xiàn)代肥料試驗設(shè)計[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1996.

[5] 宇萬太，周 樺，馬 強(qiáng)，等.氮肥施用對作物吸收土壤氮的影響——兼論作物氮肥利用率[J].土壤學(xué)報，2010，47（1）：90-96.

[6] 王圣瑞，陳新平，高祥照，等.“3414”肥料試驗?zāi)Ｐ蛿M合的探討[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2002，8（4）：409-413.

[7] 陳新平，張福鎖.通過“3414”試驗建立測土配方施肥技術(shù)指標(biāo)體系[J].中國農(nóng)技推廣，2006，22（4）：36-39.

[8] 閆 湘，金繼運(yùn)，何 萍，等.提高肥料利用率技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41（2）：450-459.

[9] 宇萬太，姜子紹，趙 鑫，等.不同施肥制度對肥料利用率的影響[J].土壤通報，2009，40（1）：122-126.

[10] 田昌玉，左余寶，趙秉強(qiáng)，等.解釋與改進(jìn)差減法氮肥利用率的計算方法[J].土壤通報，2010，41（5）：1257-1261.

[11] 王火焰，周健民.肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率計算與施肥策略[J].土壤學(xué)報，2014，51（2）：216-225.endprint