中國北方甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)與適宜施磷量初步研究

孫洪仁 ，張吉萍 ，呂玉才 ，鄭笑冉 ，張利霞 ，宋瓊 ，林柏森

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所，北京 100193；2.北京六凱農(nóng)業(yè)科技有限公司，北京 100095；3.凱風(fēng)新農(nóng)（北京）科技有限公司，北京 100095；4.赤峰眾益糖業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古赤峰 024000；5.呼倫貝爾包商銀行，內(nèi)蒙古海拉爾 021000；6.赤峰綠璐種業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

0 引言

土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法是測土施肥的經(jīng)典和標(biāo)準(zhǔn)方法。我國于20世紀(jì)80年代開始系統(tǒng)進行作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究，但針對甜菜的相關(guān)研究極少，僅梁靖[1]對內(nèi)蒙古烏蘭察布市前山地區(qū)甜菜土壤氮、磷、鉀豐缺指標(biāo)與適宜施肥量開展了研究，其它地區(qū)甜菜測土施肥尚無據(jù)可依。孫洪仁等[2-4]采用零散試驗數(shù)據(jù)整合法，將學(xué)者們在各地開展之零散施肥試驗結(jié)果有機地整合在一起，建立了紫花苜蓿和燕麥缺素處理相對產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量回歸方程，進而創(chuàng)建了中國北方紫花苜蓿和中國農(nóng)牧交錯帶燕麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)。甜菜喜冷涼，主要種植區(qū)域在北方。本研究擬采用零散試驗數(shù)據(jù)整合法建立我國北方甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)，為我國北方甜菜測土施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 中國北方甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)

搜集我國北方開展的甜菜施肥試驗文獻，從中提取土壤有效磷含量、缺磷處理根產(chǎn)量和全肥處理根產(chǎn)量數(shù)據(jù)。利用式①計算甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量。

式（1）中R為甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量，Y-P為缺磷處理根產(chǎn)量，Y為全肥處理根產(chǎn)量。

利用Excel表制作甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量與土壤有效磷含量散點圖，繪制趨勢線，建立回歸方程。

參考測土施肥土壤養(yǎng)分豐缺分級改良方案[5]，確定第1～11級甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量下限依次為100%、90%、80%……20%、10%和0%。

將甜菜各級別缺磷處理相對根產(chǎn)量起始點數(shù)值0%、10%、20%……80%、90%和100%，分別代入本研究建立的甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸方程，計算土壤有效磷含量，所得數(shù)值即為各豐缺級別的起點指標(biāo)。超出缺磷處理相對根產(chǎn)量和土壤有效磷含量試驗范圍的外推數(shù)據(jù)，低端和高端分別保留1個。

1.2 中國北方甜菜推薦施磷量

利用不同豐缺級別土壤適宜施肥量檢索表[6]和養(yǎng)分平衡-地力差減法確定適宜施肥量新應(yīng)用公式[7]，確定各豐缺級別甜菜土壤適宜施磷量。

式（2）中，F(xiàn)表示甜菜適宜施磷量，A表示甜菜目標(biāo)產(chǎn)量移出磷量，R表示缺磷處理相對根產(chǎn)量，E表示磷肥當(dāng)季利用率。

甜菜單位根產(chǎn)量移出磷量（P2O5）確定為1.5 kg/t[1，8-9]。依據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀，確定甜菜目標(biāo)根產(chǎn)量9個，分別為30、37.5、45、52.5、60、67.5、75、82.5 和 90 t/hm2。 9 個目標(biāo)根產(chǎn)量情形下甜菜移出磷量 （P2O5） 依次為 45、56、67.5、79、90、101、112.5、124 和 135 kg/hm2。

選取每個豐缺級別缺磷處理相對根產(chǎn)量下限作為該級別缺磷處理相對產(chǎn)量，第1～11級依次為100%、90%、80%、……、20%、10%和 0%。

我國甜菜磷肥當(dāng)季利用率大多在10%～30%之間，本研究設(shè)置10%、20%和30%三個磷肥當(dāng)季利用率。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有效磷含量與甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量回歸方程

搜集到在我國北方開展的含有“土壤有效磷含量”、“全肥處理根產(chǎn)量”和“缺磷處理根產(chǎn)量”的甜菜施磷試驗文獻28篇 （1977—1984年 4篇，1990—1995年 6篇，2000—2009年6篇，2010—2016年12篇）[10-37]，提取出配套數(shù)據(jù)50組。進而獲得“甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量”和“土壤有效磷含量”配套數(shù)據(jù)50對。14對明顯不合理，予以剔除。利用36對配套數(shù)據(jù)建立“缺磷處理相對根產(chǎn)量”（y）與“土壤有效磷含量”（x）回歸方程，如圖1和式（3）所示。

圖1 中國北方甜菜土壤有效磷含量與缺磷處理相對根產(chǎn)量回歸曲線Fig.1 Regression curve between available phosphorus content in sugar beet soil and relative root yield of P deficiency treatment in northern of China

式（3）中“甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量”（y）試驗數(shù)據(jù)范圍為33.4%～100%，“土壤有效磷含量”（x）試驗數(shù)據(jù)范圍為 2～36.9 mg/kg。

2.2 土壤有效磷豐缺指標(biāo)

將100%、95%、90%、80%、70%、60%、50%和40%等在試驗數(shù)據(jù)范圍內(nèi)缺磷處理相對根產(chǎn)量分級參數(shù)分別代入式③，求得相應(yīng)級別土壤有效磷含量起點數(shù)值依次為61.5、42.6、29.5、14.2、6.8、3.3、1.6和0.8 mg/kg。其中第1、6和7級土壤有效磷含量起點數(shù)值超出試驗數(shù)據(jù)范圍。據(jù)之確定我國北方甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)（表 1～表 3）。

2.3 不同豐缺級別土壤適宜施磷量

表1～3列出了我國北方甜菜不同目標(biāo)根產(chǎn)量和磷肥當(dāng)季利用率情形下的不同豐缺級別土壤適宜施磷量。適宜施磷量與土壤有效磷豐缺級別線性負相關(guān)，與目標(biāo)產(chǎn)量線性正相關(guān)，與磷肥當(dāng)季利用率線性負相關(guān)。

表1 中國北方甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)和磷肥當(dāng)季利用率30%的適宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 1 Index of available phosphorus deficiency in sugar beet soil and suitable phosphorus application amount (P2O5,kg/ha) under 30% the phosphate fertilizer use efficiency in current season in the northern of China

表2 中國北方甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)和磷肥當(dāng)季利用率20%的適宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 2 Index of available phosphorus deficiency in sugar beet soil and suitable phosphorus application amount (P2O5,kg/ha) under 20% the phosphate fertilizer use efficiency in current season in the northern of China

表3 中國北方甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)和磷肥當(dāng)季利用率10%的適宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 3 Index of available phosphorus deficiency in sugar beet soil and suitable phosphorus application amount (P2O5,kg/ha) under 10% the phosphate fertilizer use efficiency in current season in the northern of China

根據(jù)表2，當(dāng)磷肥當(dāng)季利用率20%、目標(biāo)根產(chǎn)量30～90 t/hm2時，土壤有效磷豐缺級別第1～7級的適宜施磷量范圍依次為 0～0、23～68、45～135、68～203、90～270、113～338 和 135～405 kg/hm2。

3 討論與結(jié)論

3.1 采用零散試驗數(shù)據(jù)整合法建立缺素處理甜菜相對根產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量回歸方程

在紫花苜蓿和燕麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究中，孫洪仁等[2-4]首先采用零散試驗數(shù)據(jù)整合法，將學(xué)者們在各地開展之零散施肥試驗結(jié)果整合起來，成功建立了中國北方紫花苜蓿和中國農(nóng)牧交錯帶燕麥土壤養(yǎng)分含量與缺素處理相對產(chǎn)量回歸方程。采用該法，本研究亦成功建立了中國北方甜菜缺素處理相對根產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸方程。表明該法可能具有普適性。

3.2 土壤有效磷豐缺指標(biāo)

梁靖[1]針對內(nèi)蒙古烏蘭察布市前山地區(qū)甜菜土壤有效磷豐缺指標(biāo)的研究結(jié)果為，缺磷處理相對根產(chǎn)量50%和90%對應(yīng)的土壤有效磷含量分別為4.5和22.6 mg/kg。本研究所得中國北方甜菜的相應(yīng)結(jié)果分別為1.6和29.5 mg/kg，前者較其為低，后者較其為高。

張福鎖等[38]將全國各地三大作物及馬鈴薯土壤有效磷最高級別指標(biāo)下限確定為20～45 mg/kg（缺磷處理相對產(chǎn)量為95%）。本研究所得中國北方甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量95%的土壤有效磷含量為42.6 mg/kg，接近其高端。

3.3 土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究中試驗點數(shù)與土壤養(yǎng)分含量分布的要求

20個以上試驗點是土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究的基本要求[9，39-40]。本研究試驗數(shù)據(jù)36對，試驗點數(shù)29個。盡管達到基本要求，但考慮到本研究覆蓋區(qū)域很大，還應(yīng)適當(dāng)增補試驗點數(shù)。為了保障回歸方程有效性，試驗點土壤養(yǎng)分含量應(yīng)該高、中、低合理分布。本研究土壤有效磷含量20 mg/kg以上和5 mg/kg以下的試驗點偏少，還需適當(dāng)增補。

3.4 適宜施磷量

本研究涉及甜菜施肥文獻[1，10-37]的推薦施磷量范圍為10～315 kg/hm2。當(dāng)磷肥當(dāng)季利用率為20%時，本研究之甜菜土壤有效磷豐缺級別第2～6級的適宜施磷量與其大體相當(dāng)。

3.5 采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施磷量

本研究應(yīng)用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量新應(yīng)用公式[6]，利用甜菜目標(biāo)根產(chǎn)量、單位根產(chǎn)量甜菜移出磷量、甜菜磷肥當(dāng)季利用率和甜菜缺磷處理相對根產(chǎn)量等參數(shù)，成功地確定了有效磷豐缺級別不同土壤之適宜施磷量，表明可以應(yīng)用該“新應(yīng)用公式”確定甜菜土壤適宜施磷量。

3.6 土壤養(yǎng)分收支平衡點

本研究結(jié)果表明，磷肥當(dāng)季利用率30%、20%和10%時，土壤磷素收支平衡點（施入量等于移出量）依次為土壤養(yǎng)分豐缺級別的第4、3和2級，與孫洪仁等[6]的研究結(jié)論相一致。