中國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)與適宜施磷量初步研究

鐘培閣，孫洪仁，張吉萍，呂玉才，王應(yīng)海

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，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.東方智感（浙江）科技股份有限公司，杭州 311200）

0 引言

土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法自20世紀(jì)40 年代起創(chuàng)立，在世界各地的測土施肥研究中應(yīng)用廣泛，我國也陸續(xù)建立起諸多區(qū)域主要作物的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)。甘蔗是我國南方重要的栽培作物。目前，黃振瑞[1]建立了粵西蔗區(qū)施肥指標(biāo)體系，唐栓虎等[2]對華南坡崗地有效磷豐缺指標(biāo)進(jìn)行了研究，王獻(xiàn)華[3]建立了廣西主要蔗區(qū)磷豐缺指標(biāo)，而在其他地區(qū)對甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)的研究仍處于缺失狀態(tài)。孫洪仁等[4-12]采用零散試驗數(shù)據(jù)整合法，成功創(chuàng)建了紫花苜蓿、燕麥及甜菜等多種作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)，并對甘蔗全氮豐缺指標(biāo)與適宜施氮量進(jìn)行了研究。本研究擬采用該方法建立我國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)推薦施磷系統(tǒng)，為我國南方甘蔗測土施磷提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 中國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)

利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源，收集中國南方開展的甘蔗施磷試驗文獻(xiàn)。選擇含有施肥前試驗地土壤有效磷含量、缺磷處理產(chǎn)量以及全肥處理產(chǎn)量3項指標(biāo)的文獻(xiàn)，并提取以上數(shù)據(jù)。利用式（1）計算甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量。

式（1）中R為“缺磷處理相對產(chǎn)量”，Y-P為“缺磷處理產(chǎn)量”，Y為“全肥處理產(chǎn)量”。

利用Excel 軟件，使用自然對數(shù)模型建立甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸方程。理論上，施肥前試驗地土壤有效磷含量越高，缺磷處理相對產(chǎn)量越高；反之，施肥前土壤有效磷含量越低，缺磷處理相對產(chǎn)量越低。為了適當(dāng)提高推薦施肥精準(zhǔn)度，參考“測土施肥土壤養(yǎng)分豐缺分級改良方案”[13]，確定第1～11級缺磷處理相對產(chǎn)量下限依次為100%、90%、80%……20%、10%和0%。將各級別缺磷處理相對產(chǎn)量起始點數(shù)值0%、10%、20%……80%、90%和100%，作為因變量值（y）分別代入本研究建立的甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸方程，反向計算得到的土壤有效磷含量（x）即為各豐缺級別的起點指標(biāo)。超出缺磷處理相對產(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 中國南方甘蔗推薦施磷量

采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量的新應(yīng)用公式[14]和“土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法之不同豐缺級別土壤適宜施肥量檢索表”[15]，確定中國南方甘蔗各豐缺級別土壤適宜施磷量。

式（2）中F為“適宜施磷量”，A為“甘蔗目標(biāo)產(chǎn)量磷素移出量”，R為“缺磷處理相對產(chǎn)量”，E為“磷肥當(dāng)季利用率”。

甘蔗單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量磷素（P2O5）移出量確定為0.7 kg/t[16]。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀，確定甘蔗目標(biāo)產(chǎn)量10個，分別為45、60、75、90、105、120、135、150、165 和180 t/hm2。選取中國南方甘蔗各豐缺級別缺磷處理相對產(chǎn)量下限作為該級別之甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量，第1級為100%，第2級為90%，第3級為80%，……，第11級為0%。設(shè)置3個甘蔗磷肥當(dāng)季利用率，分別為10%、20%和30%。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國南方甘蔗施磷試驗文獻(xiàn)及與土壤有效磷豐缺指標(biāo)研究相關(guān)信息

搜集到在中國南方開展的同時含有“土壤有效磷含量”、“缺磷處理產(chǎn)量”和“全肥處理產(chǎn)量”的甘蔗施磷試驗文獻(xiàn)38 篇（1980—1999 年8 篇，2000—2009 年12 篇，2010—2019 年18 篇）[17-54]，提取出配套數(shù)據(jù)58 組。進(jìn)而獲得“土壤有效磷含量”和根據(jù)公式（1）計算得到的“甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量”配套數(shù)據(jù)58對（表1）。

表1 中國南方甘蔗施磷試驗文獻(xiàn)中與土壤有效磷豐缺指標(biāo)研究相關(guān)信息Table 1 Relevant information about the research of soil available P abundance-deficiency index in literatures of sugarcane fertilization experiment in the south of China

2.2 土壤有效磷含量與缺磷處理相對產(chǎn)量回歸方程

舍棄9 對土壤有效磷含量大于50 mg/kg 的數(shù)據(jù)與4 對明顯不合理數(shù)據(jù)，利用45 對配套數(shù)據(jù)建立“土壤有效磷含量”（x）與“缺磷處理相對產(chǎn)量”（y）回歸方程，結(jié)果如圖1和式（3）所示。

式（3）中土壤有效磷含量x的數(shù)據(jù)范圍為0.4～44.8mg/kg，甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量y的數(shù)據(jù)范圍為64.37%～105.36%。

2.3 中國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)

將缺磷處理相對產(chǎn)量分級參數(shù)100%、95%、90%、80%、70%等分別代入式（1），求得相應(yīng)級別土壤有效磷含量起點數(shù)值，依次為111.54、50.69、23.03、4.76和0.98 mg/kg，舍棄超出限額的外推數(shù)據(jù)后，得到中國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)，如表2所示。

圖1 中國南方甘蔗土壤有效磷含量與缺磷處理相對產(chǎn)量回歸曲線Fig.1 The regression curve between soil available P and relative yield of no P fertilizer treatment for sugarcane in the south of China

表2 中國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)和適宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 2 Abundance-deficiency index of soil appropriate Pand appropriate fertilizer application rates for sugarcane in the south of China

2.4 不同豐缺級別土壤適宜施磷量

中國南方甘蔗不同目標(biāo)產(chǎn)量和不同磷肥利用率情形下不同豐缺級別土壤的適宜施磷量如表2所示。適宜施磷量與土壤有效磷豐缺級別及磷肥當(dāng)季利用率呈線性負(fù)相關(guān),與甘蔗目標(biāo)產(chǎn)量呈線性正相關(guān)。當(dāng)磷肥當(dāng)季利用率20%、目標(biāo)產(chǎn)量45～180 t/hm2時，土壤有效磷豐缺級別第1～5級的適宜施磷量范圍依次為0～0、16～63、32～126、48～189和63～252 kg/hm2。

3 討論

3.1 中國南方甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸關(guān)系

全肥處理和缺磷處理試驗結(jié)果會受到氣候特征、土壤類型、栽培措施、甘蔗品種等多種因素的影響。在本研究采集到的數(shù)據(jù)中，對于不同年份、不同地域開展的零散試驗，降水、土壤等自然條件和灌溉、施肥等栽培措施存在較大差異。以上原因?qū)е禄貧w曲線的決定系數(shù)R2值較低。因此，增補更多的甘蔗施磷試驗數(shù)據(jù)結(jié)果很有必要，尚需業(yè)界人士在我國南方積極開展甘蔗施磷試驗研究。

3.2 中國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)

王獻(xiàn)華[3]的研究表明，廣西甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量95%對應(yīng)的土壤有效磷含量為16.5 mg/kg。本研究結(jié)果明顯較其為高。唐栓虎等[2]和黃振瑞[3]的研究表明，華南坡崗地和粵西甘蔗缺磷處理相對產(chǎn)量90%對應(yīng)的土壤有效磷含量分別為15.1和32.2 mg/kg。本研究結(jié)果為23 mg/kg，介于二者之間。

3.3 中國南方甘蔗適宜施磷量

黃振瑞[3]針對粵西甘蔗的磷素推薦施用量為0～280 kg/hm2，本研究涉及文獻(xiàn)[14-54]針對甘蔗目標(biāo)產(chǎn)量60～190 t/hm2的磷素推薦施用量為0～600 kg/hm2。本研究之甘蔗適宜磷素施用量范圍介于二者之間。

4 結(jié)論

本研究建立了中國南方甘蔗土壤有效磷豐缺指標(biāo)，確定了不同目標(biāo)產(chǎn)量和不同磷肥當(dāng)季利用率情形下不同豐缺級別的甘蔗適宜施磷量，為我國南方甘蔗測土施磷提供了科學(xué)依據(jù)。