右江河谷水稻施肥指標體系建立初報

于孟生　宋漢勇　文海環　李秋原　唐金菊

摘要：[目的]探討與土壤類型和養肥狀況相適宜的水稻施肥技術，為右江河谷地區科學施肥提供理論依據。[方法]通過分析土壤磷鉀養分含量測定值和作物相對產量之間的線性相關關系，確定養分豐缺指標參數；應用方程擬合的方法，對所有“3414”試驗數據分別采用三元二次、一元二次和線性加平臺模型模擬計算得出最佳施肥量和最佳產量，然后根據散點圖趨勢和不同方程擬合的決定系數并結合專業背景知識得出產量、推薦施肥量和土壤測試值三者相關的檢索表。[內容]對右江河谷地區水稻“3414”試驗結果分析得到氮、磷、鉀推薦施肥指標體系。[結果]土壤中氮、磷、鉀含量處于低水平時，氮、磷、鉀施用量分別為126kg/ha、75～90kg/ha、120～150kg/ha；氮、磷、鉀處于中級水平時，氮、磷、鉀（N、P₂O₅、K₂O）施用量分別為126～132kg/ha、60～75kg/ha、90～105kg/ha；氮、磷、鉀處于高級水平時，氮、磷、鉀（N、P₂O₅、K₂O）施用量分別為132～174kg/ha、45～60/ha、45～60kg/ha；氮、磷、鉀處于極高水平時，除氮肥施用174kg/ha外，磷、鉀肥均可少施或不施。[小結]通過試驗數據的統計、分析和計算，確立廣西右江河谷地區土壤磷、鉀養分含量豐缺指標，初步建立了該區的水稻氮磷鉀施肥指標體系。但是由于管理和測產中的一些誤差難免會對結果有一定的影響，今后還應在實踐中進一步驗證和修訂推薦施肥參數，以獲得更加完善的水稻施肥指標體系。

關鍵詞：3414試驗；相對產量；施肥指標；施肥量；水稻

中圖分類號：S511.5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-4374（2016）03-0004-04

右江河谷地區位于我國西南部，廣西壯族自治區西部，屬珠江流域西江水系的右江上游，地處東經106°7′-106°56′，北緯23°33′-24°18′之間，東西長130km，南北寬20km，包括百色市的右江區和田陽、田東、平果3個縣，土地總面積3713km²，耕地面積33600ha。該區全年氣候溫暖，熱量充足，雨量充沛，平均年降雨量1115mm，年平均氣溫在22.1℃左右，非常適宜水稻生長。而長期以來，該區水稻施肥以經驗為主，施肥結構不合理現象嚴重，缺乏與當地土壤類型和養肥狀況相適宜的施肥量。為使水稻施肥技術更趨于合理，文章通過對右江河谷地區水稻“3414”試驗結果的分析，建立了與當地土壤條件相適應的施肥指標體系，為右江河谷地區科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗數據來源于廣西測土配方施肥項目2006～2008年田東、田陽和平果3縣的水稻“3414”完全實施實驗，共涉及平果縣的坡造、榜圩、太平、海城、鳳梧、四塘，田陽縣的田州、那坡、五村、坡洪、百育、頭塘和田東縣的印茶、平馬、林逢、祥周、思林、義圩等鄉鎮的69個田間試驗。“3414”試驗設計見表1。

1.2 分析方法

1.2.1 土壤磷鉀豐缺指標的建立通過分析土壤磷鉀養分含量測定值和作物相對產量之間的線性相關關系，確定養分豐缺指標參數，即將每個試驗點的土壤養分測定值設為x，相對產量設為y，擬合曲線y=a+b（lgx），將相對產量的50%、75%、90%、95%代入方程求出相應相對產量y對應的土壤含量x。根據相對產量將土壤養分豐缺指標分級：低于50%為極低，50%-75%為低，75%-90%為中，90%-95%為高，大于95%為極高。

1.2.2 推薦施肥量的計算對所有“3414”試驗數據分別采用三元二次、一元二次和線性加平臺模型模擬計算得出最佳施肥量和最佳產量，然后根據散點圖趨勢和不同方程擬合的決定系數并結合專業背景知識得出產量、推薦施肥量和土壤測試值三者相關的檢索表。

三元二次肥料效應函數方程為：

Y=b₀+b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₄x₁x₂+b₅x₁x₃+b₆x₂x₃+6₇x₁₂+b₈x₂²+b₉x₃²

式中x₁、x₂、x₃物分別代表N、P₂O₅、K₂O肥料用量。如上述方程擬合成功（二次項系數全為負，一次項系數全為正，F檢驗顯著），根據邊際收益等于邊際成本，dy/dx=px/py原則計算經濟最佳產量，分別以x₁、x₂、x₃為變量，對方程兩邊求導，得到下列方程組：

式中，Px₁、Px₂、Px₃和Py分別代表N、P₂O₅、K₂O肥料用量和水稻的價格。將方程系數b₁、b₂、b₃、b₄、b₅、b₆、b₇、b₈、b₉的值和肥料價格分別代人上述方程組求解可得最佳N、P₂O₅、K₂O用量。

一元二次方程為：

Y=a+bx+cx²

式中Y為水稻產量（kg/ha），x為肥料用量（kg/ha），a為截距，b為回歸系數。選用處理2、3、6、11的產量結果來擬合計算氮肥的推薦用量，處理4、5、6、7的產量結果來擬合計算磷肥的推薦用量，處理6、8、9、10的產量結果來擬合計算鉀肥的推薦用量，根據邊際效益等于邊際成本原理來計算最佳施肥量。

線性加平臺的方程為：

式中Y為水稻產量（kg/ha）；x為肥料用量（kg/ha）；a為截距；b為回歸系數；c為直線與平臺的焦點橫坐標值，即最佳施肥量；p為平臺產量（kg/ha），即最佳產量。

將特定土壤養分含量作為排序關鍵字將檢索表排序比對，按之前已建立的肥力分級指標進行分級匯總統計確定在特定養分分級下的最佳推薦施肥量的區間。

2 結果與分析

2.1 土壤有效磷鉀豐缺指標的確定

根據水稻缺磷處理（處理4）和全磷處理（處理6）算出的相對產量與土壤有效磷含量作散點回歸分析，得出回歸方程：

Y=22.7291nx+22.507（R²=0.6065*）

土壤有效磷含量與缺磷處理的水稻相對產量相關性達到顯著水平。將相對產量50%、75%、90%、95%分別代入方程，求得對應土壤有效磷豐缺指標區間分界值分別為3.91mg/kg、10.15mg/kg、20.33mg/kg和25.62mg/kg（見圖1）。

同理可得到土壤速效鉀回歸方程：

Y=16.32lnx+13.469（R²=0.675*）

根據方程計算得到缺鉀區水稻相對產量50%、75%、90%和95%對應的土壤速效鉀含量分別為8.56mg/kg、41.46mg/kg、106.88mg/kg和146.54mg/kg（見圖2）。

由于水稻<50%的相對產量對應的土壤磷、鉀值沒有，函數計算值為方程外推值，誤差較大沒有實際指導意義。因此本研究將土壤有效磷的指標分為4級，即水稻相對產量≤75%（有效磷≤10.15mg/kg），75%-90%（有效磷在10.15mg/kg-20.33mg/kg之間），90%至95%（有效磷在20.33mg/kg-25.62mg，kg之間），>95%（有效磷>25.62mg/kg）。鉀的分級指標也分為4級，即水稻相對產量≤75%（速效鉀≤41.46mg，kg），75%-90%（速效鉀在41.46mg/kg～106.88mg/kg之間），90%至95%（速效鉀在106.88mg/kg-146.54mg/kg之間），>95%（速效鉀>146.54mg/kg）。

2.2 施肥指標體系的建立

2.2.1 磷、鉀肥推薦施肥指標的建立對廣西右江河谷地區所有“3414”試驗點依次進行三元二次、一元二次和線性加平臺方程擬合，統計方程擬合所得推薦施磷量數見表2。最后以磷肥當季效應為主，綜合考慮養分收支平衡和土壤磷肥的長期影響和磷肥恒量監控的思路，給出不同土壤有效磷等級下的磷肥推薦量。

同理可得鉀肥推薦施肥指標（表3）。

2.2.2 氮肥推薦施肥指標體系的建立 氮肥推薦施肥指標采用目標產量法計算。目標產量的確定主要基于地力調查生產潛能評價結果，對沒有地力調查結果的以前三年平均產量提高10%左右。根據近年來右江河谷地區氮肥試驗結果，水稻目標產量分別設定為>8250kg/ha，7500～8250kg/ha，6750～7500kg/ha、<6750kg/ha。

根據高、中、低不同肥力水平試驗點產量數據確定不同肥力水平水稻無氮區基礎地力產量分別為6750kg/ha、6000kg/ha和5250kg/ha。通過對試驗點植株化驗得出對應級別的吸氮量分別為1.8kg/100kg籽粒、1.7kg/100kg籽粒和1.6kg，100kg籽粒，對應級別無氮區土壤吸氮量分別為121.5kg、102kg和84kg。全肥區的吸氮量分別為2.0kg/100kg籽粒、1.8kg/100kg籽粒、1.7kg/100kg，籽粒，對應的需氮量分別為165kg、135kg和115.5kg。

計算得到右江河谷地區水稻氮肥利用率的25%～35%，考慮到實際推廣過程可能有一定的偏差，為提高推薦施肥的準確度，將氮肥當季利用率調整到可能實現的低限，即25%。

根據斯坦福公式：

作物需氮量=（目標產量×施肥區百公斤吸氮量～無氮基礎地力產量×無氮區百公斤吸氮量）/氮肥當季利用率

求得水稻單產8250kg/ha時需氮量為（165kg～121.5kg）/25%=174kg。同理可求得7500kg/ha和6750kg，ha時對應的土壤總氮需要量分別為132kg和126kg。最后得到不同產量區間土壤氮肥的推薦施肥指標（見表4）。

3 小結

本研究對當前廣西右江河谷地區水稻試驗點的土壤有效養分進行了分析，大部分試驗點土壤有效磷含量集中在10-30mg/kg，占總數的72%，含量大于30mg/kg的占28%，低于10mg/kg的點沒有；土壤速效鉀含量低于50mg，kg的試驗點只占4%，在50～100mg/kg之間的占32%，大于100mg/kg的占64%。因此考慮到右江河谷地區土壤有效磷和速效鉀豐缺指標劃分的實用性，應該弱化極低等級的肥力水平劃分，將極低和低等級合二為一。

隨著作物品種不斷的增加，不同年代土壤的肥力指標也發生變化。第二次土壤普查時，周清湘、黃紹富等同將廣西土壤有效磷劃分為4級，≤3.0mg，kg為低，3.1～5.0mg/kg為中級，5.1～10.0mg，kg為高級，>10.0mg/kg為極高；將廣西土壤速效鉀也劃分為4級，分別是≤30mg/kg為低，31～50mg/kg為中，51～100mg/kg為高，>100mg/kg為極高。與過去建立的舊指標體系相比而言，現在建立的新指標體系分級區間已經大范圍的朝高含量方向偏移。造成這一現狀的主要原因有可能是當前作物產量和土壤養分含量大幅度提高導致作物磷素需求量增加。

文章通過田間施肥量調查、土壤養分測試和“3414”田間試驗數據的統計、分析和計算，確立廣西右江河谷地區土壤磷、鉀養分含量豐缺指標，初步建立了右江河谷地區的水稻氮磷鉀施肥指標體系。但是由于管理和測產中的一些誤差難免會對結果有一定的影響，為更好地指導農民施肥，為其提供更科學合理的理論依據，今后還應在實踐中進一步驗證和修訂推薦施肥參數，以獲得更加完善的水稻施肥指標體系。