土壤速效養(yǎng)分含量對水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量的影響及估算

陳小虎 曹國華 文明輝 朱衛(wèi)華 劉青桂 段奕

（湖南省耒陽市農(nóng)業(yè)局，湖南耒陽421800；第一作者∶nyj2003＠sina．com）

土壤堿解氮、有效磷、速效鉀等速效養(yǎng)分是指土壤中水溶性和交換態(tài)的養(yǎng)分，植物可直接吸收利用或者可以很快從土壤膠體上交換出來供植物利用的氮、磷、鉀養(yǎng)分，可以反映土壤近期內(nèi)養(yǎng)分供應(yīng)水平。研究表明，土壤速效養(yǎng)分含量與水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)[1-3]，且與水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量、氮磷鉀缺素區(qū)產(chǎn)量關(guān)系密切；基礎(chǔ)（空白）產(chǎn)量是指沒有施肥的作物產(chǎn)量[4]，構(gòu)成基礎(chǔ)產(chǎn)量的養(yǎng)分主要來自土壤，反映的是土壤能夠提供的該種養(yǎng)分量，是計算作物產(chǎn)量對土壤養(yǎng)分的依存率和估算作物施肥量的重要參數(shù)[2]；氮磷鉀缺素區(qū)產(chǎn)量是指不施氮或者不施磷、鉀時，即無氮、無磷、無鉀的基礎(chǔ)產(chǎn)量，其反映的土壤氮磷鉀養(yǎng)分提供量更接近實(shí)際狀況，準(zhǔn)確性高，是計算肥料利用率、土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)和相對產(chǎn)量的重要參數(shù)之一[5]，但這些參數(shù)必須通過田間試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，費(fèi)時費(fèi)工周期較長。為了簡便的獲取作物基礎(chǔ)產(chǎn)量這一重要的施肥參數(shù)，利用大量的水稻“3414”肥效試驗(yàn)結(jié)果，分析建立土壤速效養(yǎng)分與基礎(chǔ)產(chǎn)量的相關(guān)數(shù)學(xué)模型[6]，用于估算基礎(chǔ)產(chǎn)量，對估算水稻生產(chǎn)中的施肥效果、肥料利用率、校正施肥配方、估算和推薦作物施肥量具有一定的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

湖南省在實(shí)施測土配方施肥項(xiàng)目中，組織實(shí)施了大量的早、中、晚稻“3414”肥效試驗(yàn)。試驗(yàn)均采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）提出的“3414”完全試驗(yàn)設(shè)計方案，即氮、磷、鉀3個因素，4個不同的施肥水平，共計14個處理，其中4個施肥水平，分別是∶0水平為不施肥，2水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚?水平=2水平×0.5，3水平=2 水平×1.5。小區(qū)面積 30 m2，隨機(jī)排列，不設(shè)重復(fù)（見表1）；供試品種為湖南省大面積種植的水稻品種；各地除了2水平施肥量不同以外，其他操作均按照統(tǒng)一試驗(yàn)方案實(shí)施，收割時14個小區(qū)單打單曬分別稱取稻谷產(chǎn)量。

1.2 土樣檢測方法

在試驗(yàn)前分別取試驗(yàn)田20 cm耕作層混合樣進(jìn)行檢測，土壤速效養(yǎng)分測試方法分別是∶堿解氮采用1 mol/L NaOH堿解擴(kuò)散法；土壤有效磷采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用1 mol/L中性醋酸銨NH4OAc浸提，火焰光度計法測定。

1.3 數(shù)據(jù)來源及整理

采用湖南省2006-2015年1 748個早、中、晚稻“3414”肥效試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中早稻555個、中稻700個、晚稻493個，分別取試驗(yàn)中的處理1空白基礎(chǔ)產(chǎn)量、處理2、處理4、處理8中的氮、磷、鉀缺素區(qū)基礎(chǔ)產(chǎn)量、處理6全肥區(qū)產(chǎn)量（見表1），以及每個試驗(yàn)所對應(yīng)的試驗(yàn)前土壤堿解氮、有效磷、速效鉀養(yǎng)分檢測數(shù)據(jù)，采用Excel、DPS等分析軟件進(jìn)行分析整理，數(shù)據(jù)匯總情況見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤速效養(yǎng)分對空白基礎(chǔ)產(chǎn)量的影響

取處理1產(chǎn)量Y（空白基礎(chǔ)產(chǎn)量）與試驗(yàn)前土壤堿解氮X1、有效磷X2、速效鉀X3檢測結(jié)果及處理6產(chǎn)量X4（全肥區(qū)產(chǎn)量）進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明，對空白基礎(chǔ)產(chǎn)量均表現(xiàn)為極顯著的正相關(guān)，說明空白基礎(chǔ)產(chǎn)量隨著土壤速效養(yǎng)分含量和全肥區(qū)產(chǎn)量的增加而提高。其中，與全肥區(qū)產(chǎn)量相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)為0.6253；與有效磷含量相關(guān)性最小，相關(guān)系數(shù)為0.2068。通徑分析也表明，全肥區(qū)產(chǎn)量對空白產(chǎn)量的直接作用最大，為0.5708，其次是堿解氮含量（直接通徑系數(shù)為 0.1501），然后是速效鉀含量和有效磷含量（表4）；據(jù)此分別建立了早、中、晚稻由 X1、X2、X3、X4估算空白基礎(chǔ)產(chǎn)量 Y的四元一次回歸數(shù)學(xué)模型，經(jīng)F檢驗(yàn)均達(dá)到極顯著水平，復(fù)相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平（表3），統(tǒng)計結(jié)果表明，該數(shù)學(xué)模型可用于對空白基礎(chǔ)產(chǎn)量的估算。

表1 “3414”田間肥效試驗(yàn)處理設(shè)計

表2 早中晚稻“3414”試驗(yàn)土壤速效養(yǎng)分含量及水稻產(chǎn)量統(tǒng)計結(jié)果

表3 空白基礎(chǔ)產(chǎn)量與土壤速效養(yǎng)分、全肥區(qū)產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)及估算數(shù)學(xué)模型

2.2 土壤堿解氮含量對無氮基礎(chǔ)產(chǎn)量的影響

用無氮基礎(chǔ)產(chǎn)量與土壤堿解氮含量和全肥區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，早、中、晚稻均表現(xiàn)為極顯著的正相關(guān)，其中全肥區(qū)產(chǎn)量對無氮基礎(chǔ)產(chǎn)量影響大于堿解氮；由此建立的無氮基礎(chǔ)產(chǎn)量估算二元一次回歸數(shù)學(xué)模型F檢驗(yàn)及復(fù)相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平，可用于無氮基礎(chǔ)產(chǎn)量的估算（表5）。

2.3 土壤有效磷含量對無磷基礎(chǔ)產(chǎn)量的影響

對無磷基礎(chǔ)產(chǎn)量與土壤有效磷含量和全肥區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析表明，早、中、晚稻均表現(xiàn)為極顯著的正相關(guān)；由此建立的無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量估算二元一次回歸數(shù)學(xué)模型，經(jīng)F檢驗(yàn)及復(fù)相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平（表6）。

表4 土壤速效養(yǎng)分和全肥區(qū)產(chǎn)量對空白基礎(chǔ)產(chǎn)量的影響

表5 無氮基礎(chǔ)產(chǎn)量與堿解氮含量、全肥區(qū)產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)及估算數(shù)學(xué)模型

表6 無磷基礎(chǔ)產(chǎn)量與有效磷含量、全肥區(qū)產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)及估算數(shù)學(xué)模型

表7 無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量與速效鉀含量、全肥區(qū)產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)及估算數(shù)學(xué)模型

2.4 土壤速效鉀含量對無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量的影響

對無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量與土壤速效鉀含量和全肥區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析表明，早、中、晚稻均表現(xiàn)為極顯著的正相關(guān)；由此建立的無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量估算二元一次回歸數(shù)學(xué)模型，經(jīng)F檢驗(yàn)及復(fù)相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平（表7）。

3 結(jié)論與討論

本分析結(jié)果表明，土壤速效養(yǎng)分含量與空白基礎(chǔ)產(chǎn)量相關(guān)密切，均表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)，其中堿解氮含量與基礎(chǔ)產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較大，早、中、晚稻平均相關(guān)系數(shù)為 0.2476，其次是速效鉀為 0.2204，最小的是有效磷為0.2068；基礎(chǔ)產(chǎn)量的高低不僅受土壤速效養(yǎng)分含量多少的影響，還受水稻品種產(chǎn)量潛力的影響。通徑分析結(jié)果表明，全肥區(qū)產(chǎn)量對空白基礎(chǔ)產(chǎn)量的直接作用最大，早、中、晚稻平均相關(guān)系數(shù)為0.6253。因此，在估算空白基礎(chǔ)產(chǎn)量時必須引入全肥區(qū)產(chǎn)量，提高估算精度。

無氮、無磷、無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量分別與土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量有極顯著的正相關(guān)，且與全肥區(qū)產(chǎn)量正相關(guān)更大；由此建立估算無氮、無磷、無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型具有較高的精度，可分別用于估算早中晚稻的無氮、無磷、無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量。

運(yùn)用土壤速效養(yǎng)分含量檢測結(jié)果和全肥區(qū)產(chǎn)量估算空白基礎(chǔ)產(chǎn)量，在水稻推薦施肥中，可利用空白基礎(chǔ)產(chǎn)量校正推薦施肥方案，檢驗(yàn)“3414”中的“2”施肥水平（當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚┑暮侠硇裕M(jìn)一步修正施肥方案，用于指導(dǎo)水稻生產(chǎn)中科學(xué)施肥。

在推薦施肥技術(shù)參數(shù)獲取中，可依據(jù)土壤速效養(yǎng)分含量和全肥區(qū)產(chǎn)量簡便的估算無氮、無磷、無鉀基礎(chǔ)產(chǎn)量，用于計算氮磷鉀肥利用率、土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)和相對產(chǎn)量，從而減少設(shè)置完全的“3414”肥效試驗(yàn)的數(shù)量，只需在試驗(yàn)前檢測土壤速效養(yǎng)分實(shí)施其中“2”水平的施肥試驗(yàn)區(qū)，就可獲得相關(guān)推薦施肥的技術(shù)參數(shù)。