甘薯測土配方施肥指標體系研究

鄭荔敏　黃珍發　潘春揚

摘要：為了解決過量施肥、盲目施肥、肥料利用率偏低等問題，通過大量的田間肥料試驗，研究施肥指標體系，旨在更好地指導當地農民科學施肥。根據“3414”田間試驗結果，將土壤養分含量水平劃分為“豐富”、“中等”和“缺乏”3個等級，建立莆田地區甘薯土壤速效氮磷鉀豐缺指標。結果表明，與甘薯相對產量75%-90%相對應的土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的豐缺指標臨界值分別為85-128mg/kg、10-24mg/kg和42-115mg/kg。通過肥料效應函數計算出的各試驗點的推薦施肥量與相對應的土壤有效氮磷鉀含量測試值之間呈指數回歸關系，由回歸方程得出，中等肥力水平下的推薦施氮量范圍為114-168kg/hm²，推薦施磷量范圍為51-62kg/hm²，推薦施鉀量范圍為159-323kg/hm²。

關鍵詞：甘薯；豐缺指標；推薦施肥

中圖分類號：S531

文獻標志碼：A

論文編號：2014-2550

0引言

針對肥料價格高位運行，部分地區過量施肥、盲目施肥、肥料利用率偏低等問題，2005年國家啟動了測土配方施肥補貼項目。莆田市則于2009年啟動該項目。近年來，測土配方施肥作為國家級的項目在全國推廣，各地的工作都取得了明顯的成效，對于施肥指標體系的研究也更加地深入。李娟等研究得出土壤對蔬菜產量的貢獻率隨肥力等級的降低明顯下降。孔慶波等的研究結果表明氮、磷、鉀推薦施肥量與試驗地基礎土壤氮、磷、鉀含量有很好的相關性。章明清等剛提出不同養分宜選擇不同的檢驗模型，制定了水稻、甘薯、馬鈴薯、花生的土壤速效養分豐缺指標。此外，還有許多針對水稻、小麥、玉米等的施肥指標體系的研究。盡管有關施肥指標體系的研究已經相當廣泛，得出了許多實用性強的結論，但是，由于不同地區的土壤肥力、氣候條件等存在較大差異，即便采用相同的測定方法，針對不同區域的同一種作物而言，其豐缺指標也存在差異。此外，由于田間試驗受外界環境等因素的影響較大，其結果的應用也需要通過大量的實踐來進一步驗證并推廣。本研究旨在建立福建省莆田市城廂區、北岸經濟開發區甘薯的土壤速效氮磷鉀養分豐缺指標，以及不同土壤肥力狀況下的甘薯推薦施肥量，以便更好地指導當地農民合理施肥。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗的設計方案采用的是測土配方施肥項目提出的“3414”完全實施方案（表1），即每個試驗點，不同處理中的氮磷鉀施用量一共設為4個水平，布置了14個處理，2次重復，共28個小區，隨機區組排列，小區面積10-20m²，同一個試驗小區面積相同。試驗地四周設置1m寬以上的保護行。試驗各處理對應的施肥量見表1。其中各NPK處理組合的下標，數字“0”表示肥料施用量為零即不施肥，數字“2”表示平衡施肥的肥料用量，即推薦施肥量，數字“1”代表的肥料用量為“2”水平肥料用量的50%，數字“3”代表的用量為“2”用量的150%。

1.2試驗方法

于2010-2012年，在莆田市城廂區、北岸地區選擇具有代表性的土壤類型，主要有赤砂土、潤砂土、（砂）埭土、（砂）埭田和黃泥砂田等，共布置了23個田間試驗。供試的甘薯品種為‘莆薯17號。試驗用氮磷鉀肥料分別為尿素（含N46%，福建石化集團三明化工有限責任公司產品）、過磷酸鈣（含P₂O₅12%，銅陵市銅管山化工有限公司產品）、氯化鉀（含K₂O 60%，俄羅斯進口產品）。

試驗于每年的7月底進行，栽插前施基肥，采用畦中間開溝條施后覆土，其中尿素和氯化鉀各處理分別按總施肥量的50%和40%施用，過磷酸鈣則作為基肥一次性施入，一個月后施用追肥，結合中耕松土施夾邊肥，追施尿素占總施肥量的50%，氯化鉀占總施肥量的60%，在畦壁1/2處開溝，施后覆土，澆水、除草等其他的管理措施與普遍的大田生產一致。試驗甘薯于每年的12月底采收，采收時按照處理小區的不同，使用獨立的袋子分裝，分別稱量并記錄下不同處理的甘薯產量。

1.3土樣采集與測定

試驗前在選取的各個試驗點，按照規范要求，采集待化驗的土樣。土壤中有效養分含量的測定，則采用常規的方法：有效氮（即堿解氮）-采用堿解擴散法；有效磷（也稱OlsenP）-采用的是0.5mol/L碳酸氫鈉溶液浸提-鉬銻抗比色法（也稱為Olsen法）；有效鉀-采用的是1mol/L乙酸銨提取-火焰光度計測定的方法。

1.4施肥指標體系的建立方法

1.4.1計算相對產量的方法 利用處理2（不施氮肥）、處理4（不施磷肥）、處理8（不施鉀肥）與處理6（氮磷鉀的最佳施肥量配比）的比值分別計算相對產量如下：

缺氮的相對產量=處理2（N₀P₂K₂）產量/處理6（N₂P₂K₂）產量×100%

缺磷的相對產量=處理4（N₂P₀K₂）產量/處理6（N₂P₂K₂）產量×100%

缺鉀的相對產量=處理8（N₂P₂K₀）產量/處理6（N₂P₂K₂）產量×100%

1.4.2繪制曲線的方法 運用Excel軟件，以試驗點土壤有效氮磷鉀養分含量測定值為橫坐標，以氮、磷、鉀的缺素相對產量為縱坐標，根據試驗結果得出的數據，將土壤測試值與對應的缺素相對產量值在坐標軸上分別標出對應點，繪成散點圖，并在散點圖的基礎上添加趨勢線，得出缺素相對產量與土壤有效養分測試值之間的函數關系，以相對產量75%和90%為臨界點，通過函數關系式獲得土壤養分豐缺指標。

不同土壤肥力水平下的推薦施肥量的確定則是將每個試驗點中各個處理的產量與其相對應的施肥量進行回歸分析，建立數學模型，再通過邊際效應分析，得出每個試驗點的最佳推薦施肥且。以每個試驗點的土壤有效氮磷鉀養分含量測定值為橫坐標，以最佳施肥量為縱坐標，繪制散點圖后添加趨勢線，獲得施肥量與土壤有效氮磷鉀測試值的函數關系。

2結果與分析

以土壤有效氮磷鉀測定值為橫坐標，以缺素相對產量為縱坐標，繪制散點圖。從坐標圖上可以看出（圖1-3），速效氮、磷、鉀各點的分布整體滿足對數模型所描述的動態特征。根據擬合效果，速效氮、磷、鉀校驗曲線均選擇對數模型。

2.1土壤速效氮磷鉀養分豐缺指標的確定

土壤堿解氮含量反映了土壤供應氮肥的能力。從圖1中可以看出，土壤供應氮肥的能力越高，不施氮肥處理的相對產量就越高，甘薯缺氮的相對產量和土壤堿解氮含量之間呈明顯正相關關系，其校驗曲線回歸模型的F值為49.64，達到極顯著水平（見表2）。土壤堿解氮的測定值范圍在32-115mg/kg之間，均值為67.91mg/kg，缺氮相對產量范圍為31%-88%。

從圖2中可以看出，甘薯缺磷的相對產量也是隨著土壤有效磷含量的增加呈上升趨勢，但其上升的幅度沒有堿解氮的大，該回歸模型的F值也達到極顯著水平（見表2）。土壤有效磷的測定值范圍在5.9-81.1mg/kg之間，均值為29.43mg/kg，缺磷相對產量為65%-112%。

同樣地，土壤速效鉀含量與甘薯缺鉀相對產量也是正相關關系，缺鉀相對產量隨著土壤速效鉀含量的增加而增加（見圖3），其校驗曲線回歸模型的F值也達到極顯著水平（見表2）。土壤速效鉀的測定值范圍在22-90mg/kg之間，均值為51.53mg/kg，缺鉀相對產量為55%-93%。

20世紀80年代，有關測土配方施肥的許多研究表明，對于旱作物來說，土壤中的速效養分，其臨界指標值是以相對產量等于90%時候的土壤測試值作為養分豐富和中等的界限劃分依據。金耀青等認為，土壤的肥力指標其水平等級劃分為3級即高、中、低水平或4級即高、較高、中、低水平就足夠了。相關研究中，相對于以上的3級水平將土壤的速效養分含量3個等級分別定為“豐富”、“中等”和“缺乏”，即相對產量達到90%以上時土壤的速效養分含量為“豐富”，在75%-90%之間設為“中等”，低于75%的等級為“缺乏”。根據表2中速效氮磷鉀養分各自的校驗曲線回歸模型，求相對產量y等于75%和90%時，相對應的土壤速效氮磷鉀含量x的值，即通過方程x=exp[（y+0.8701）/0.3647]、x=exp[[y-0.3858）/0.1608]和x=exp[y-0.1917）/0.1492]，分別計算出土壤速效氮磷鉀養分含量劃分等級標準的臨界值，在此基礎上把該地區氮磷鉀養分含量分為3個等級——“豐富”、“中等”和“缺乏”（見表3）。

2.2不同肥力水平下的甘薯推薦施肥量

采用DPS軟件建立二次多項式肥料效應函數。通過邊際分析，求出每個試驗點的最佳施肥量。以土壤有效氮磷鉀養分測試值為橫坐標，以氮磷鉀最佳施肥量為縱坐標，繪制散點圖后添加趨勢線，獲得推薦施肥量與土壤養分測試值的函數關系。

從圖4中可以看出，土壤推薦施氮量和相應試驗點的土壤堿解氮含量之間滿足指數回歸模型，該回歸方程的F值檢驗結果為7.55，達極顯著水平（見表4）。隨著土壤速效氮含量的增加，甘薯的推薦施氮量相應的減少。由表4的校驗曲線回歸方程y=364.94exp（-0.0091x），計算出中等肥力水平下的推薦施氮量范圍為114-168kg/hm²。

從圖5中可以看出，土壤推薦施磷量和相應試驗點的土壤有效磷含量之間也呈指數回歸關系，顯著性檢驗得出該回歸方程的F值也達極顯著水平（見表4）。甘薯的推薦施磷量隨著土壤有效磷含量的增加也相應的減少。由表4的校驗曲線回歸方程y=71.43exp（-0.0142x），得出中等肥力水平下的推薦施磷量范圍為51～62kg/hm²。

土壤推薦施鉀量和相應試驗點的土壤速效鉀含量之間也滿足指數關系（見圖6），回歸方程的F值檢驗達極顯著水平（見表4）。從圖6中可以看出，隨著土壤速效鉀含量的增加，甘薯的推薦施鉀量呈減少的趨勢。同樣地，由校驗曲線回歸方程y=485.44exp（-0.0097x），計算出中等肥力水平下的推薦施鉀量范圍為159～323kg/hm²。

3結論與討論

測土配方施肥工作前人已經做了大量的研究，不同地域不同作物的施肥指標體系也有了較為全面的論證，但是，由于不同地區的土壤肥力、氣候條件等存在較大差異，即便采用相同的測定方法，針對不同區域的同一種作物而言，其豐缺指標也存在差異。此外，由于田間試驗受外界環境等因素的影響較大，其結果的應用也需要通過大量的實踐來進一步驗證并推廣。筆者的研究旨在建立福建省莆田市城廂區、北岸經濟開發區甘薯的土壤速效氮磷鉀養分豐缺指標，以及不同土壤肥力狀況下的甘薯推薦施肥量，以便更好地指導當地農民合理施肥。

本研究根據“3414”田間試驗結果，將土壤養分含量水平按相對產量劃分為“豐富”、“中等”和“缺乏”3個等級，建立莆田地區甘薯土壤速效氮磷鉀豐缺指標。結果表明：當土壤堿解氮含量<85mg/kg、有效磷含量<10mg/kg、速效鉀含量<42mg/kg時，土壤有效養分含量表現為缺乏；當土壤堿解氮含量在85-128mg/kg之間、有效磷含量在10-24mg/kg之間、速效鉀含量在42～115mg/kg之間時，土壤速效養分含量為中等；當土壤堿解氮含量>128mg/kg、有效磷含量>24mg/kg、速效鉀含量>115mg/kg時，土壤速效養分含量為豐富。

通過肥料效應函數計算出的各試驗點的推薦施肥量與相對應的土壤有效氮磷鉀含量測試值之間呈指數回歸關系，回歸方程的F值檢驗均達到極顯著水平。由函數方程得出，中等肥力水平下的推薦施氮量范圍為114～168kg/hm²，推薦施磷量范圍為51～62kg/hm²，推薦施鉀量范圍為159～323kg/hm²。

本研究的試驗結果與章明清等對福建甘薯施肥指標的研究中得出的豐缺指標臨界值和推薦施肥量存在一定的差異，可能因選擇的校驗模型不同，此外，因章明清等是在福建的地域范圍布置的試驗，土壤差異性較大，而筆者的研究則更方便于莆田地區的指導性施肥。但試驗結果的總體趨勢是一致的，相對產量隨土壤養分含量的增加均呈上升趨勢，推薦施肥量與試驗地基礎土壤氮、磷、鉀含量也均表現為較好的負相關。研究表明，建立在肥料效應函數一養分豐缺指標基礎上的配方施肥技術，已趨于完善，然而果樹方面的該項研究則較為少見。