配方施肥速算盤

劉紅君，靳松濤

（1濮陽(yáng)縣林業(yè)科學(xué)研究所 河南濮陽(yáng) 457100 ；2濮陽(yáng)縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校 河南濮陽(yáng) 457100）

配方施肥速算盤是為推動(dòng)配方施肥技術(shù)的迅速推廣普及而發(fā)明的一種專用速算工具。它克服了人工計(jì)算勞動(dòng)量大且重復(fù)勞動(dòng)多的缺點(diǎn)，將高深的理論繁瑣的計(jì)算、龐雜的數(shù)據(jù)查找簡(jiǎn)化為“一轉(zhuǎn)一對(duì)”的簡(jiǎn)單操作，具有構(gòu)思奇妙、設(shè)計(jì)科學(xué)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、易于推廣、適用性強(qiáng)、成本低廉和便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

1 配方施肥速算盤原理

1.1 施肥原理

1.1.1 養(yǎng)分歸還補(bǔ)償學(xué)說(shuō) 有專家認(rèn)為“人類在土地上種植物并把這些產(chǎn)物拿走，必然會(huì)使地力逐漸下降，土壤中養(yǎng)分愈來(lái)愈少，要恢復(fù)地力就必須歸還從土壤拿走的全部東西，不然就難以獲得較高的總產(chǎn)量，為了增加產(chǎn)量，就應(yīng)該向土壤中施加養(yǎng)分?！盵1]

1.1.2 最小養(yǎng)分率 又稱最低因子率。植物為了生長(zhǎng)發(fā)育需要吸收各種養(yǎng)分，但決定作物總產(chǎn)量的卻是土壤中相對(duì)含量最少的有效植物生長(zhǎng)因素，產(chǎn)量也在一定范圍內(nèi)隨著這個(gè)因素的增減而相對(duì)變化，因而無(wú)視這個(gè)限制因素的存在，即使繼續(xù)增加其他營(yíng)養(yǎng)成分，也難以再提高植物的產(chǎn)量[2]。

1.1.3 報(bào)酬遞減律 植物產(chǎn)量水平較低時(shí)，隨著施肥量的增加，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到一定水平后，在其他技術(shù)條件相對(duì)穩(wěn)定的前提下，雖然產(chǎn)量隨著施肥量的增加而仍有提高，但植物的增產(chǎn)幅度卻隨著施肥量的增加而漸次遞減[3]。

1.1.4 因子綜合作用率 作物豐產(chǎn)是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的各種因子綜合作用的結(jié)果，其中有一個(gè)因子起主導(dǎo)作用，產(chǎn)量也在一定程度上受其限制。為了充分發(fā)揮肥料的增產(chǎn)作用，提高施肥效益，一方面施肥必須與其他農(nóng)業(yè)措施密切配合，另一方面也須對(duì)各種肥料養(yǎng)分因地制宜加以綜合運(yùn)用[4]。

1.1.5 養(yǎng)分平衡法 根據(jù)作物產(chǎn)量需肥量和土壤供肥量之差來(lái)決定計(jì)劃產(chǎn)量施肥量。公式如下：

1.1.6 地力差減法 從目標(biāo)產(chǎn)量中減去空白田產(chǎn)量 就是肥料所得產(chǎn)量[5]。

1.2 設(shè)計(jì)原理

配方施肥量計(jì)算的基本設(shè)計(jì)原理是將作物目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分需要量、某養(yǎng)分濃度土壤養(yǎng)分有效提供量、肥料養(yǎng)分有效提供量等經(jīng)換算后，以角度為參數(shù)表示：

其中，Yn表示作物需肥量、土壤供肥量、肥料供肥量等；Xn表示角度；An表示換算系數(shù)。

然后再用角的加法代替肥料的運(yùn)算而達(dá)到直讀結(jié)果的目的，即以X1+X2+……+Xn代替Y1+Y2+……+Yn進(jìn)行加法運(yùn)算，可表示為X1+X2+……+Xn=Y1/A1+Y2/A2+……+Yn/An。

具體計(jì)算過(guò)程如下：

1.2.1 產(chǎn)量環(huán)刻度（1）產(chǎn)量環(huán)量程的確定。以各種栽植物在實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)量和適當(dāng)發(fā)展的余量為依據(jù)。此量程可隨栽培作物種類、品種以及生產(chǎn)的發(fā)展而相應(yīng)調(diào)整，可用下式表示：

其中A0為量程，其含義為0～A0，單位：千克/畝；B為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中最高產(chǎn)量，單位：千克/畝；C為設(shè)計(jì)發(fā)展余量，單位：千克/畝。

（2）單位產(chǎn)量角的計(jì)算。單位產(chǎn)量角由周角（360°）除以產(chǎn)量環(huán)量程而得，即：

其中，D0表示單位產(chǎn)量角，單位：度/（千克/畝）。

（3）確定相應(yīng)產(chǎn)量刻度。相應(yīng)產(chǎn)量刻度由單位產(chǎn)量角與單位面積產(chǎn)量相乘而得，即：

其中，E0表示產(chǎn)量刻度，單位：度；F0表示單位面積產(chǎn)量，單位：千克/畝。

1.2.2 通用刻度比計(jì)算 通用刻度比是指對(duì)某一種養(yǎng)分而言，單位質(zhì)量養(yǎng)分在該速算盤上所對(duì)應(yīng)的角度，由單位角與作物經(jīng)濟(jì)部分相應(yīng)的養(yǎng)分含量之比得到：

1.2.3 土壤速效養(yǎng)分含量的刻度（1）單位含量土壤供肥量的計(jì)算。單位含量土壤供肥量由畝土質(zhì)量（15 萬(wàn)千克）、養(yǎng)分含量（1×10-6毫克/千克）、土壤速效養(yǎng)分的利用率（取50%）相乘而得，即：

共中：Jm表示單位含量土壤供肥量，單位：千克/（毫克/千克）。

（2）單位含量角。單位含量角即養(yǎng)分單位含量所對(duì)應(yīng)的角度。由通用刻度比與單位養(yǎng)分含量供肥量相乘而得，即：

其中，Lm表示相應(yīng)養(yǎng)分單位含量角，單位：度/（毫克/千克）。

（3）相應(yīng)含量的刻度，相應(yīng)含量刻度由單位含量角與含量相乘而得，即：

1.7.1 樣地設(shè)置 2014年7—9月、2015年6—9月、2016年7—9月分別進(jìn)行了野外調(diào)查、樣地布設(shè)以及樣品采集工作。選取了過(guò)火時(shí)間為2014年、2015年和2016年不同火燒強(qiáng)度下（重度、輕度）的火燒跡地為研究對(duì)象，火燒強(qiáng)度劃分見(jiàn)表1。以臨近未過(guò)火，且與火燒跡地立地條件基本一致的林地為對(duì)照區(qū)，在火燒區(qū)以及對(duì)照區(qū)各布設(shè)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地，共計(jì)27個(gè)，樣地大小均為20 m×20 m，樣地基本情況如表2。

其中，Mm表示相應(yīng)養(yǎng)分含量刻度，單位：度；Nm表示相應(yīng)養(yǎng)分含量，單位：毫克/千克。

1.2.4 肥料環(huán)刻度計(jì)算（1）肥料養(yǎng)分有效含量計(jì)算。肥料養(yǎng)分有效含量指肥料施入土壤后能被植物吸收利用的部分與施入總量的比值%計(jì)算公式為：

其中，Pm表示肥料養(yǎng)分有效含量（%）：Qm表示肥料養(yǎng)分含量（%）；Rm表示肥料當(dāng)季利用率（%）。

（2）肥料單位質(zhì)量角。肥料單位質(zhì)量角指單位肥料對(duì)應(yīng)的角度，由通用刻度比與肥料養(yǎng)分有效含量相乘而得，即：

其中，Sm表示肥料單位質(zhì)量角，單位；度/千克。

（3）相應(yīng)肥料質(zhì)量刻度計(jì)算。相應(yīng)肥料質(zhì)量刻度由肥料單位質(zhì)量角與質(zhì)量相乘而得，即：

其中，Tm為表示相應(yīng)肥料質(zhì)量刻度，單位：度；Um為表示肥料質(zhì)量，單位：千克。

2 配方施肥速算盤的結(jié)構(gòu)

配方施肥速算盤主要由指針、復(fù)式鑲嵌組合轉(zhuǎn)盤及標(biāo)度組成（如圖1 所示）。其中，轉(zhuǎn)盤由產(chǎn)量、土壤中養(yǎng)分含量及各種肥料環(huán)相互鑲嵌而成（如圖2所示），指針用于幫助準(zhǔn)確計(jì)算，標(biāo)度刻于轉(zhuǎn)盤的兩面，分別為氮素標(biāo)度和磷素標(biāo)度（一面也可包括兩種以上元素，但要分區(qū)布局）。

圖1 配方施肥速算盤外觀正視示意圖

圖2 配方施肥速算盤斷面結(jié)構(gòu)示意圖

3 制 作

3.1 選材

可選用紙板、塑料板、木板、金屬材料等制作轉(zhuǎn)盤，用金屬絲或塑料條做指針。

3.2 制作轉(zhuǎn)環(huán)

用刀或其他工具將板材加工成大小呈等梯度的轉(zhuǎn)環(huán)，環(huán)的外周要有一環(huán)狀突起，內(nèi)周設(shè)有環(huán)狀凹槽，并且突起與凹槽的寬度、厚度要一致，環(huán)的形狀見(jiàn)圖1。

3.3 計(jì)算與刻繪

計(jì)算出產(chǎn)量、土壤測(cè)定含量及肥料等變量與角度關(guān)系，并刻繪在各自轉(zhuǎn)環(huán)上。

3.4 制指針

用金屬絲或塑料條制成指針。

3.5 組裝

將各環(huán)依次鑲嵌在一起，裝上指針固定在轉(zhuǎn)盤的中心。

3.6 包裝

用適當(dāng)制作成包裝，以加強(qiáng)對(duì)配方施肥速算盤的保護(hù)。

4 配方施肥速算盤的用途與使用方法

現(xiàn)以蘋果配方施肥速算盤為例進(jìn)行說(shuō)明（圖3）。

圖3 煙富10號(hào)蘋果結(jié)果狀

4.1 根據(jù)計(jì)劃產(chǎn)量確定施肥量

例：計(jì)劃畝產(chǎn)5000 千克，實(shí)測(cè)土壤含氮是40 毫克/千克，應(yīng)施優(yōu)質(zhì)土肥和碳銨分別為多少？

1.將指針對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)量環(huán)上的數(shù)值5000 千克處。

2.將土壤含氮量環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)量環(huán)上的零點(diǎn)。

3.將優(yōu)質(zhì)土肥環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)土壤環(huán)的40 毫克/千克處，并確定使用量（根據(jù)優(yōu)質(zhì)土肥擁有量確定，此處設(shè)定為5000 千克）。

4.將碳銨環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)優(yōu)質(zhì)土肥環(huán)的5000 千克處，此時(shí)指針對(duì)準(zhǔn)了碳銨環(huán)的150 千克處，即計(jì)劃產(chǎn)量為5000 千克/畝，需施5000 千克優(yōu)質(zhì)土肥和150千克碳銨。

4.2 制定多種肥料配方

方法同上，可以用不同肥料種類和數(shù)量進(jìn)行組合。

4.3 根據(jù)施肥量預(yù)測(cè)單產(chǎn)

例：土壤含氮量為40 毫克/千克，施一般土肥6000 千克、碳銨50 千克、尿素10 千克，在正常管理?xiàng)l件下，該田塊單產(chǎn)可達(dá)多少千克？

1.將土壤含氮環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)量零點(diǎn)。

2.將一般土肥環(huán)的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)土壤環(huán)的40 毫克/千克處。

3.將碳銨環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)一般土肥環(huán)的6000 千克處。

4.將尿素環(huán)的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)碳銨環(huán)的50 千克處。

5.將指針對(duì)準(zhǔn)尿素環(huán)的10 千克處，此時(shí)指針在產(chǎn)量環(huán)的讀數(shù)為4250 千克，此值為預(yù)測(cè)單產(chǎn)。

4.4 根據(jù)空白試驗(yàn)估計(jì)土壤養(yǎng)分含量

例如：某田塊空白試驗(yàn)單產(chǎn)為2500 千克，問(wèn)其土壤含氮量為多少？（假設(shè)其他養(yǎng)分充足）

1.將土壤含氮量環(huán)零點(diǎn)與產(chǎn)量環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。

2.查2500 千克所對(duì)土壤含量為100 毫克/千克。

4.5 進(jìn)行肥料間換算

例：50 千克碳銨合多少千克氯銨？

1.將兩環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。

2.碳銨環(huán)50 千克處所對(duì)氯銨環(huán)為27.5 千克，即施用27.5 千克銨與50 千克碳銨效果相當(dāng)。

4.6 依據(jù)空白產(chǎn)量與目標(biāo)產(chǎn)量計(jì)算施肥量

例：某田空白產(chǎn)量為4000 千克，目標(biāo)產(chǎn)量為5000 千克，需施碳銨多少千克？

1.將碳銨環(huán)零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)量4000 千克處。

2.產(chǎn)量環(huán)5000 千克處所對(duì)碳銨環(huán)上的數(shù)值為38.5 千克，即需施碳銨38.5 千克（圖4、圖5）。

圖5 用速算盤計(jì)算結(jié)果指導(dǎo)施肥——條形溝施

5 需要說(shuō)明的有關(guān)問(wèn)題

配方施肥速算盤屬一種速算工具，適用于所有栽培植物，但需調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。配方施肥可以根據(jù)不同地區(qū)設(shè)計(jì)不同量程和肥量種類。生產(chǎn)水平提高后，經(jīng)過(guò)相應(yīng)調(diào)整仍然適用。