早稻土壤有效養分校正系數與土壤有效養分含量的數學模型研究

陳小虎，蔡冬華，吳遠帆，譚 堅，曹國華，李 華

（1耒陽市農業局，湖南耒陽421800；2湖南省土壤肥料工作站，長沙410005）

目標產量法確定推薦施肥量的計算方法，是采用美國土壤學家斯坦福（Stanford）提出的施肥量估算公式：養分施用量＝（作物所需養分吸收量－土壤養分供應量）÷肥料當季養分利用率；其中：作物所需養分吸收量＝目標產量×作物養分吸收系數；土壤養分供應量＝土壤有效養分含量×耕層土重量×土壤養分校正系數。

由于土壤的緩沖性能，其有效養分是一個動態的變化值，因此，土壤養分含量只能代表有效養分的相對量，不能直接用來計算土壤的有效供應量，還需要通過田間試驗來獲得土壤有效養分校正系數加以換算；而土壤養分校正系數變化范圍較大、穩定性差，它隨土壤養分含量的不同而變化，在實際應用該公式進行施肥量估算時，很難準確把握土壤養分校正系數的數值，造成估算的施肥量不夠準確，因此，在估算施肥量時，首先要確定土壤養分校正系數的取值，通過分析土壤有效養分含量與校正系數之間的相關性，建立相關的數學模型，就可以根據土壤速效養分的含量來估算其校正系數的取值，為準確的計算施肥量提供科學依據。

1 方法與數據來源

1.1 試驗方法

根據《湖南省測土配方施肥補貼資金項目田間試驗示范方案》要求，湖南省自2006～2011年在全省各縣市組織實施了大量的早稻“3414”肥效試驗。為了建立湖南省早稻測土配方施肥指標體系，完善早稻施肥技術參數，由湖南省土壤肥料工作站提供了2006～2011年的608個早稻“3414”肥效試驗結果數據（試驗處理設置略），取試驗中的相關處理產量結果計算土壤有效養分校正系數。

1.2 土樣測試方法

在試驗前分別取試驗田20 cm耕作層混合樣進行檢測。統一采用的土壤養分測試方法是：堿解氮采用1 mol／LNaOH堿解擴散法，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀采用NAC浸提，火焰光度計法測定。

1.3 數據整理及分析方法

取“3414”試驗中的2、4、8處理的缺素區實際產量值，按照：土壤有效養分校正系數＝缺素區作物地上部分吸收該元素量（kg／hm2）／該元素土壤測試值含量（mg／kg）×2.25，分別計算出每個試驗的土壤有效養分校正系數；早稻每100 kg稻谷氮磷鉀吸收量（養分系數）分別為：2.34、0.89、2.76 kg。采用DPS數據處理系統分析土壤有效養分含量與其校正系數的相關系數，并建立最佳回歸模型。

2 結果與分析

2.1 土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與土壤有效養分校正系數的相關分析

由全省的608個早稻“3414”試驗計算獲得的堿解氮的有效養分校正系數值在 12.97% ～71.29%之間，平均值為31.93%，有效磷在20.30%～300.17%的范圍，平均值為149.29%，速效鉀在27.14% ～146.25%之間，平均值為 79.44%，可見其變化范圍較大。分別以土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與對應的土壤有效養分校正系數進行相關分析得到相關系數分別為：RN＝－0.7132**、RP＝－0.7696**、RK＝－0.8253**，其與土壤養分含量均呈極顯著的負相關，表明土壤有效養分校正系數隨著土壤養分含量的增加而減小。

2.2 土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與土壤有效養分校正系數的回歸分析

以土壤堿解氮、有效磷、速效鉀為自變量XN、XP、XK，對應的土壤有效養分校正系數為依變量YN、YP、YK，進行回歸數學模型分析如下。

（1）土壤堿解氮校正系數與土壤堿解氮含量的數學回歸模型。經回歸分析，在得到的各種模型中，以雙曲線模型最佳，其擬合程度最高，土壤堿解氮含量與其校正系數的回歸關系式為：YN＝7.156＋4011.813／XN。經方差分析，F＝791.9**，達到極顯著水平，擬合度為R2＝0.5665。從圖1可以看到，回歸方程的曲線與各個試驗點的擬合程度較好，而且曲線較為平緩，隨著土壤堿解氮含量增加，土壤堿解氮的校正系數呈較為明顯的下降趨勢。

（2）土壤有效磷校正系數與土壤有效磷含量的數學回歸模型?；貧w分析結果表明，土壤有效磷校正系數與土壤有效磷含量也呈現雙曲線回歸關系，回 歸 方 程為：YP＝19.4008＋1986.9345／XP，擬合度為 R2＝0.8246。方差分析 F＝2848.8**，可見其相關程度極高。回歸曲線位于散點正中，可見其擬合程度之高（圖2）。隨著土壤有效磷含量提高，土壤有效磷校正系數下降明顯，其中20 mg／kg為一拐點，當土壤有效磷含量小于20 mg／kg時，下降較陡；大過20 mg／kg之后變化比較平緩。這說明在土壤有效磷含量較高的高產稻田土壤條件下，土壤有效磷校正系數可取一定值。

（3）土壤速效鉀校正系數與土壤速效鉀含量的數學回歸模型?；貧w分析表明，土壤速效鉀校正系數與土壤速效鉀含量呈極顯著的雙曲線回歸關系，其回歸模型為：YK＝11.919＋6169.6989／XK，擬合度為 R2＝0.7629。方差分析 F＝1949.4**，達到極顯著水平。從圖3可見，回歸曲線與散點擬合程度很高，隨著土壤速效鉀含量增加，土壤速效鉀校正系數呈明顯的下降趨勢，80 mg／kg為一拐點，當土壤速效鉀含量小于80 mg／kg時，下降較陡；大于80 mg／kg之后變化比較平緩。這也說明在土壤速效鉀含量較高的高產稻田土壤條件下，土壤速效鉀校正系數可取一定值。

以上分析結果表明，土壤有效養分校正系數分別與其對應的有效氮、磷、鉀含量均以雙曲線數學模型為最佳，其回歸關系均達到極顯著水平，擬合程度極高，可用以計算土壤速效養分含量所對應的有效養分校正系數，為制定準確的推薦施肥量提供依據。

圖1 堿解氮的校正系數與土壤堿解氮含量關系圖

圖2 有效磷的校正系數與土壤中有效磷含量的關系圖

圖3 速效鉀的校正系數與土壤中速效鉀含量的關系圖

3 小結與討論

以上分析表明，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量與其有效養分校正系數呈極顯著的負相關，這與前人所作的分析結果相一致，說明了土壤有效養分校正系數是個變異較大的技術參數，也是有一定的變化規律的，可以用數學模型來表示，在應用中可根據土壤速效養分含量的高低來確定其取值。

通過回歸分析，建立的土壤有效養分含量與有效養分校正系數的回歸模型均為雙曲線，其回歸關系均達到極顯著水平，且擬合度極高，可以用于土壤有效養分校正系數的估算，為采用斯坦福估算公式精確估算不同土壤有效養分含量下的施肥量提供了科學依據。

分析采用了全省實施測土配方施肥項目所實施的608個“3414”試驗結果，屬于大樣本、多年、多點試驗數據的分析結論，具有一定的實用價值。

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