縣級測土配方施肥指標(biāo)體系建立研究—以江蘇省江都市水稻為例

毛 偉， 李文西， 唐寶國， 曾洪玉， 張富春， 高 暉

(1 揚(yáng)州市土壤肥料站，江蘇揚(yáng)州 225101； 2 江都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇江都 225200)

施肥指標(biāo)體系建立是測土配方施肥的核心技術(shù),關(guān)系到測土配方施肥技術(shù)的科學(xué)性和應(yīng)用成效[1-2]。20世紀(jì)80年代開展第二次土壤普查,建立了主要土壤類型和主要大田作物土壤養(yǎng)分分級指標(biāo)[3]，確定了最佳用量和比例[2],為當(dāng)時(shí)配方施肥技術(shù)推廣應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)，然而現(xiàn)階段中國大田作物品種特性、 產(chǎn)量水平、 栽培制度、 農(nóng)民施肥方式和土壤肥力等要素均發(fā)生了很大變化[4-5]，原有的指標(biāo)體系已不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)需求[6]，建立新的測土配方施肥指標(biāo)體系和方法勢在必行[1]。氮磷鉀適宜施用量是施肥指標(biāo)體系的關(guān)鍵參數(shù)之一[7]，其中磷、 鉀肥用量可利用養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法預(yù)測[8]，而氮肥推薦不同于磷、 鉀肥，不是明確是否施用，而是確定適宜的施用量[9]，故采用了地力差減法預(yù)測氮肥用量[10-11]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

江都市位于江蘇省中部，地處長江下游、 長江與淮河交匯處，全市總面積約1332 km2。屬副熱帶濕潤氣候區(qū)，熱量較好，年平均氣溫14.9℃，四季分明，季風(fēng)明顯，雨水充沛，年降雨量1000 mm，光能充足,年日照時(shí)數(shù)2131 h，無霜期220 d。土壤類型主要有水稻土、 潮土，共有37個(gè)土種，種植制度以稻—麥兩熟為主，是國家商品糧生產(chǎn)基地。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

水稻精確施氮、 無氮基礎(chǔ)地力試驗(yàn)的方法參見文獻(xiàn)[10]。種植水稻品種為淮稻13號，水稻精確施氮試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理： 無氮對照、 精確施氮和常規(guī)施肥處理；水稻無氮基礎(chǔ)地力試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理： 無氮對照、 常規(guī)施肥處理。精確施肥區(qū)： 為無機(jī)肥，不施用有機(jī)肥，施用純N 210 kg/hm2、 P2O552.5 kg/hm2、 K2O 57.5 kg/hm2。常規(guī)施肥區(qū)： 常規(guī)施肥區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)厥┓蕦?shí)際情況而定，所用肥料為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)用肥，不施用有機(jī)肥，砂土純氮約292.5 kg/hm2，粘土純氮約247.5 kg/hm2，P2O5約60 kg/hm2，K2O約75 kg/hm2。無氮空白區(qū)： 不施氮肥，磷、 鉀參照精確施肥區(qū)，不施用有機(jī)肥。磷鉀肥全部一次性作為基肥施用，其它生產(chǎn)措施相同。氮肥按基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=3 ∶2 ∶5，穗肥在倒4葉、 倒2葉時(shí)各施50%。3414試驗(yàn)[11]中，有無磷區(qū)和無鉀區(qū)處理，可以得到土壤的養(yǎng)分含量和缺素相對產(chǎn)量。根據(jù)3414中三因素效應(yīng)[11]，可以計(jì)算合理的施肥量。在N2做底肥的基礎(chǔ)上進(jìn)行磷、 鉀部分3414試驗(yàn)，包括2個(gè)因子，每因子4個(gè)水平： 0為不施肥，1為正常施肥量的0.5倍，2為正常施肥量，3為正常施肥量的1.5倍，共9個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積35 m2。正常施肥量： N 210 kg/hm2，P2O552.5 kg/hm2、 K2O 57.5 kg/hm2，氮肥按基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=3 ∶2 ∶5，穗肥在倒4葉、 倒2葉時(shí)各施50%。磷﹑鉀肥一次性作為基肥施用,不施用有機(jī)肥。9個(gè)處理分別為： 1) N0P0K0，2) N2P0K2，3) N2P1K2，4) N2P2K2， 5) N2P3K2，6) N2P2K0，7) N2P2K1，8) N2P2K3， 9) N2P1K1。

1.3 數(shù)據(jù)處理及方法

1.3.1 地力差減法 作物在不施任何肥料的情況下所得的產(chǎn)量稱空白田產(chǎn)量，它所吸收的養(yǎng)分全部來自土壤。從目標(biāo)產(chǎn)量中減去空白田產(chǎn)量，就應(yīng)是施肥所得的產(chǎn)量。

關(guān)于氮肥的計(jì)算，早就有了斯坦福公式，通過轉(zhuǎn)化演變?nèi)缦耓10,12]：

施肥量=(目標(biāo)產(chǎn)量×施氮區(qū)單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量-無氮區(qū)產(chǎn)量×無氮區(qū)單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量)/(氮肥養(yǎng)分含量×氮肥當(dāng)季利用率)

1.3.2 土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法 利用土壤養(yǎng)分測定值和作物吸收土壤養(yǎng)分之間存在的相關(guān)性，對不同作物通過田間試驗(yàn)，把土壤測定值以一定的級差分等，制成養(yǎng)分豐缺及應(yīng)施肥料數(shù)量檢索表。取得土壤測定值，就可對照檢索表按級確定肥料施用量[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥用量指標(biāo)的建立

表1 江都市各試驗(yàn)調(diào)查地點(diǎn)20052011水稻產(chǎn)量變異幅度Table 1 Variations of rice yields at experimantal sites in Jiangdu City from 2005 to 2011

續(xù)表1Table1continuos

序號No.土種名稱Soil local type分布Distribution試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)No. oftrials分布范圍Distribution range(%)標(biāo)準(zhǔn)差Standarddeviation平均值Mean(%)變異系數(shù)Coefficient of variation(%)16夾沙黃Jiashahuang soil邵伯、 丁伙等鄉(xiāng)653.257.81.6055.42.917夾沙土Jiasha soil塘頭、 二姜等鄉(xiāng)848.958.93.7354.76.818砂底黃粘土Shadihuangni soil邵伯、 丁伙等鄉(xiāng)648.253.51.9750.33.919砂底淤泥土 Shadiyuni soil嘶馬、 張綱等鄉(xiāng)646.554.62.6950.55.320砂姜底黃粘土Shajiangdihuangnian soil真武、 丁伙等鄉(xiāng)647.354.32.7450.85.421砂姜底小粉漿土 Shajiang-dixiaofenjiang soil丁溝、 小紀(jì)等鄉(xiāng)648.453.21.7949.83.622砂姜底小粉土Shajiangdixiaofen soil二姜鄉(xiāng)745.453.82.7849.95.623上位砂姜土Shangweishajiang soil丁溝、 樊川等鄉(xiāng)638.945.22.3842.05.724上位砂姜碼Shangweishajiangma soil宜陵、 二姜等鄉(xiāng)638.148.54.2043.09.825烏剛土Wugang soil錦西、 雙溝等鄉(xiāng)657.864.22.4660.44.126烏僵土Wujiang soil永安、 東匯等鄉(xiāng)658.463.61.8760.53.127烏沙土Wusha soil周西、 高徐等鄉(xiāng)657.863.51.9960.13.328烏粘土Wunian soil武堅(jiān)、 周西等鄉(xiāng)659.873.65.0664.97.829下位砂姜土Xiaweishajiang soil丁溝、 樊川等鄉(xiāng)558.764.11.9960.23.330下位砂姜碼Xiaweishajiangma soil宜陵、 二姜等鄉(xiāng)558.063.72.3960.34.031小粉漿土Xiaofenjiang soil小紀(jì)、 武堅(jiān)等鄉(xiāng)659.063.41.6561.82.732小粉砂土Xiaofensha soil宜陵、 大橋等鄉(xiāng)647.553.52.1750.14.333小粉土Xiaofen soil磚橋、 吳橋等鄉(xiāng)652.058.32.3454.84.334淤泥土Yuni soil嘶馬、 張綱等鄉(xiāng)647.859.24.3555.27.935淤砂土Yusha soil浦頭鄉(xiāng)651.060.23.4955.36.336中位砂姜土Zhongweishajiang soil丁溝、 小紀(jì)等鄉(xiāng)551.258.92.5454.94.637中位砂姜碼Zhongweishajiangma soil宜陵、 二姜等552.158.32.6054.64.8

作物百公斤籽粒產(chǎn)量肥料吸收量=(籽粒產(chǎn)量×籽粒含氮量+秸稈產(chǎn)量×秸稈含氮量)/籽粒產(chǎn)量×100

表2 江都市淮稻13號百千克籽粒吸氮量與氮肥利用率Table 2 N uptake of each 100 kg seeds and N use efficiency of rice(Huaidao13) in Jiangdu

2.2 磷、 鉀肥用量指標(biāo)的建立

表3 土壤養(yǎng)分含量、 相對產(chǎn)量和最佳施肥量Table 3 The content of soil nutrients, relative yield and proper fertilizer dose

續(xù)表3Table3continuos

序號No. 土壤養(yǎng)分含量Soil nutrients(mg/kg)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)相對產(chǎn)量Relative yield(%)施肥量Fertilizer dose(kg/hm2)有效磷Olsen-P速效鉀NH4OAc-K全肥區(qū)Fertilizer combination缺P區(qū)P lack缺K區(qū)K lack缺P區(qū)P lack缺K區(qū)K lackP2O5K2O2221.816274857395747098.899.913.519.52313.59383256990735084.088.391.182.12416.08785807950678092.779.156.491.82518.211081606300714077.387.6105.673.12624.58282357485670591.081.459.089.1278.08978904530622557.378.966.5108.22812.86787006795694578.279.957.980.6299.86586556465661574.676.446.294.23013.69589257500829584.09345.656.73124.812993159075880597.594.637.262.93210.812590307770862586.095.543.0559.13323.514688808175858092.096.645.7538.13420.115893008910889595.895.744.2559.4

2.2.1 磷肥用量指標(biāo)的建立

2.2.1.1 土壤有效磷豐缺指標(biāo) 根據(jù)江都市水稻3414試驗(yàn)缺磷相對產(chǎn)量與土壤有效磷含量關(guān)系(圖1)，y=29.633lnx+5.5647 (R2=0.6666**)，可見土壤有效磷含量與缺磷區(qū)相對產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)，將相對產(chǎn)量95%、 90%、 75%代入對數(shù)方程中，相對應(yīng)的土壤有效磷含量分別為21、 17和10 mg/kg，即為土壤有效磷的豐缺指標(biāo)值。

圖1 土壤有效磷與相對產(chǎn)量的關(guān)系Fig.1 The relationship between soil Olsen-P and relative yield

圖2 土壤有效磷與最佳施磷量的關(guān)系Fig.2 The relationship between soil Olsen-P and proper fertilizer P

表4 水稻土壤有效磷養(yǎng)分豐缺指標(biāo)及推薦施肥量Table 4 Soil available P grades and P fertilizer recommendation for rice

2.2.2 鉀肥用量指標(biāo)的建立

2.2.2.1 土壤速效鉀豐缺指標(biāo) 將江都市水稻3414試驗(yàn)缺鉀相對產(chǎn)量與土壤速效鉀含量進(jìn)行擬合，得到方程：y=23.488lnx-21.093(R2=0.7176**)，土壤速效鉀含量與缺鉀區(qū)相對產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)(圖3)。將相對產(chǎn)量95%、 90%、 75%代入該對數(shù)方程中，相對應(yīng)的土壤有效鉀含量分別為140、 115和60 mg/kg，即為土壤速效鉀的豐缺指標(biāo)值。

圖3 土壤速效鉀與相對產(chǎn)量的關(guān)系Fig.3 The relationship between soil NH4OAc-K and relative yield

圖4 土壤速效鉀與最佳施鉀量的關(guān)系Fig.4 The relationship between soil NH4OAc-K and proper fertilizer K

表5 水稻土壤速效鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)及推薦施肥量Table 5 Soil NH4OAc-K grades and K fertilizer recommendation for rice

2.3 施肥指標(biāo)體系校驗(yàn)

為驗(yàn)證施肥指標(biāo)體系建立的科學(xué)性，2011年在水稻上安排了42個(gè)施肥指標(biāo)體系校驗(yàn)試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理，分別精確施肥區(qū)、 常規(guī)施肥區(qū)，重復(fù)3次。由表6可知，在氮肥推薦方面，精確施肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)施用量平均降低14.6%；磷、 鉀肥推薦用量精確施肥區(qū)與常規(guī)施肥區(qū)基本相同；精確施肥區(qū)比常規(guī)施肥區(qū)平均產(chǎn)量增加了6%。可見，通過試驗(yàn)建立施肥指標(biāo)體系比農(nóng)民常規(guī)施肥具有很好節(jié)本增產(chǎn)效果，同時(shí)為進(jìn)一步建立施肥指標(biāo)體系提供科學(xué)依據(jù)。

表6 水稻施肥指標(biāo)體系校驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 6 Result analysis of rice in the field experiment for fertilization index system

3 討論

建立科學(xué)合理施肥指標(biāo)體系是推薦施肥的基礎(chǔ)[8]，核心技術(shù)是施肥模型的選擇，施肥模型可以分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蜋C(jī)理模型[16],在我國，農(nóng)作物推薦施肥研究和實(shí)踐中,有多達(dá)60多種施肥模型,分屬肥料效應(yīng)函數(shù)法、 測土施肥法和營養(yǎng)診斷法等三大系統(tǒng)[17]。目前，在國內(nèi)應(yīng)用于推薦施肥模型主要有養(yǎng)分平衡法[18]，此方法優(yōu)點(diǎn)是概念清楚，容易推廣、 掌握和應(yīng)用，缺點(diǎn)是有多項(xiàng)參數(shù)是估算或校正來的，土壤養(yǎng)分校正系數(shù)因不同土壤、 不同作物也不同，因而使此方法的精度受到影響。肥料效應(yīng)函數(shù)法[19],此方法是以田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)而不測定土壤，雖然計(jì)算出的施肥量精確度高，反饋性好，缺點(diǎn)是需要預(yù)先做大量復(fù)雜的田間試驗(yàn)、 大量室內(nèi)測定和復(fù)雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，才能求出肥料效應(yīng)方程，而求出的方程也僅適合做田間試驗(yàn)的這些地區(qū)，使其大面積推廣應(yīng)用受到限制。養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法[8，20]，優(yōu)點(diǎn)是簡單易行，快速并具有針對性，可服務(wù)到每一個(gè)地塊，提出的施肥種類和用量接近當(dāng)?shù)厝罕姷慕?jīng)驗(yàn)值，農(nóng)民容易接受；缺點(diǎn)是不適合氮肥推薦指標(biāo)。地力差減法[10-11]，不需要進(jìn)行土壤測試，避免了養(yǎng)分平衡法的缺點(diǎn)，但空白田產(chǎn)量不能預(yù)先獲得，給推廣帶來了困難。本文研究解決了地力差減法存在的問題，用土壤類型相對產(chǎn)量與目標(biāo)產(chǎn)量的關(guān)系預(yù)測空白田產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)部2005年啟動的測土配方施肥項(xiàng)目，開展了大量的3414試驗(yàn)、 精確施氮試驗(yàn)、 無氮試驗(yàn)，獲取了大量的施肥參數(shù)，而這些參數(shù)恰好滿足地力差減法和養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法施肥模型。所以，以地力差減法和養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法建立以縣為單位的測土配方施肥指標(biāo)體系是科學(xué)合理的。

4 結(jié)論

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