紹興市水網平原水稻施肥指標體系研究

平岳華， 顧昊男， 伍少福

(紹興市糧油作物技術推廣中心,浙江， 紹興 312000)

施肥指標體系的建立是測土配方施肥技術的核心[1]，關系到測土配方施肥技術的科學性和應用成效[2]。20世紀80年代全國開展第二次土壤普查[3]，吸收了當時國內外土壤分類的優點，查明了各地土壤資源分布、肥力、理化性狀及影響農業生產的主要土壤障礙因素[4]，既保留了土壤發生學的觀點，又應用了診斷層的概念，制定了全國統一的土壤分類方案，建立了主要土壤類型和主要大田作物土壤養分分級指標[5]，為測土配方施肥技術[6]推廣應用提供了科學依據，是土壤分類由定性向定量發展的里程碑[7]。2005年農業農村部啟動測土配方施肥項目，制定《測土配方技術規范(試行)》[8]，并進行了兩次修訂，明確大田農作物和蔬菜、果樹等園藝作物的施肥技術體系。

水網平原是紹興市典型的地貌特征，水稻是紹興市的主栽大田作物，基于第二次土壤普查數據，紹興市自2005年開始實施測土配方項目[9]。近年來，種植結構與耕作制度、肥料類型與肥料結構、施肥方式與施肥習慣、耕地土壤肥力水平與養分狀況等都發生了變化[5]，原有施肥技術已不能適應當前的生產需求，建立新的測土配方施肥指標體系和方法勢在必行。為此本文以紹興市水稻種植為例，建立了利用養分豐缺指標法[10]預測氮、磷、鉀肥用量的水稻施肥指標體系。

1 材料與方法

1.1 處理設計

采用測土配方施肥技術規范中的“3414”方案，該方案吸收了回歸最優設計處理少、效率高的優點，是目前應用較為廣泛的肥料效應田間試驗方案。“3414”是指氮、磷、鉀3個因素、4個水平、14個處理。4個水平的含義：0水平指不施肥；2水平指當地推薦施肥量；1水平(指施肥不足)=2水平×0.5；3水平(指過量施肥)=2水平×1.5。14個處理分別為：處理1，N0P0K0；處理2，N0P2K2；處理3，N1P2K2；處理4，N2P0K2；處理5，N2P1K2；處理6，N2P2K2；處理7，N2P3K2；處理8，N2P2K0；處理9，N2P2K1；處理10，N2P2K3；處理11，N3P2K2；處理12，N1P1K2；處理13，N1P2K1；處理14，N2P1K1。本研究收集了2018—2019年水網平原19個水稻試驗的數據，基本代表了紹興市水網平原的水稻種植模式。

1.2 豐缺指標建立方法

相對產量=缺肥區水稻產量/全肥區水稻產量×100%。其中：無氮區相對產量=處理2水稻產量/處理6水稻產量×100%；無磷區相對產量=處理4水稻產量/處理6水稻產量×100%；無鉀區相對產量=處理8水稻產量/處理6水稻產量×100%。

以相對產量<75%為低水平，75%～<85%為較低水平，85%～<95%為中水平，≥95%為高水平進行劃分。對一定區域所有的“3414”試驗數據進行分析，得到水稻對土壤養分的依存率。以無肥區產量為橫坐標，水稻對土壤養分的依存率為縱坐標作散點圖，進行選模和統計運算，得到水稻對土壤養分依存率與無肥區產量的數學式，該式進行轉換可以得到目標產量與無肥區產量的關系式。

1.3 推薦施肥量確定

與豐缺指標體系建立一樣，利用每個試驗點的最佳施肥量與土壤養分含量建立一一對應關系，建立函數方程。

2 結果與分析

2.1 氮肥豐缺指標建立與推薦

試驗點土壤堿解氮含量為129.0～181.9 mg·kg-1，平均值為158.3 mg·kg-1，相對產量最高為98.3%，最低為73.5%，平均為86.5%。根據水稻試驗缺氮處理的相對產量(y)與土壤堿解氮含量(x堿解氮)作散點圖(圖1)，得到對數回歸方程：y=32.393lnx堿解氮-77.295(R2=0.261 8*)，經方差分析，堿解氮含量與缺氮處理產量的相關性達到顯著水平。將相對產量85%、90%、95%代入對數方程，求出對應的土壤堿解氮含量分別為110.1、149.9、204.1 mg·kg-1，即為土壤堿解氮的豐缺指標值。考慮到實際操作和值域劃分的方便性，且所有試驗點土壤堿解氮含量為129.0～181.9 mg·kg-1，可見110.1和204.1 mg·kg-1為模型外推值，可操作性不強，因此不予采納。所以我們將水稻土壤堿解氮分級指標適當調整，劃分為4 級，即：<150 mg·kg-1為極低等級，150～<170 mg·kg-1為低等級，170～190 mg·kg-1為中等級，>190 mg·kg-1為高等級。

圖1 土壤堿解氮含量與水稻相對產量的關系

根據試驗區堿解氮含量(x堿解氮)與水稻氮肥最佳施肥量(N)擬合方程(圖2)：N=-47.573lnx堿解氮+278.4 (R2=0.049 4)，計算出土壤堿解氮含量為150、170和190 mg·kg-1時最佳施肥量分別為每667 m214.9、9.7和6.4 kg。考慮到實際操作的方便性，對推薦施肥量的值域劃分進行了適當調整，依次為每667 m215.0、10.0和6.5 kg。

圖2 土壤堿解氮含量與水稻施氮量的關系

2.2 磷肥豐缺指標建立與推薦

水稻試驗缺磷處理的相對產量(y)與土壤有效磷含量(x有效磷)散點圖見圖3，得到對數回歸方程：y=9.123 3lnx有效磷+71.339(R2=0.709 8)。將相對產量75%、85%、95%代入對數方程，求出對應的土壤有效磷含量數值分別為13.3、4.5、1.5 mg·kg-1，即為土壤有效磷的豐缺指標值。考慮到實際操作和值域劃分的方便性，且所有試驗點土壤有效磷含量為0.9～23.6 mg·kg-1，所以將水稻土壤有效磷分級指標劃分為4 級，并做適當調整。其中<1 mg·kg-1為極低等級，1～<5 mg·kg-1為低等級，5～13 mg·kg-1為中等級，>13 mg·kg-1為高等級。

圖3 土壤有效磷含量與水稻相對產量的關系

根據試驗區速效磷含量(x速效磷)與水稻磷肥最佳施肥量(P)擬合方程(圖4)：P=-7.729 6lnx速效磷+12.647(R2=0.650 0)，計算出土壤磷含量為1、5和13 mg·kg-1時最佳施肥量分別為每667 m24.5、2.68和0.95 kg。考慮到實際操作的方便性，對推薦施肥量的值域劃分進行適當調整，依次為4.5、2.5和1.0 kg。

圖4 土壤速效磷含量與水稻施磷量的關系

2.3 鉀肥豐缺指標建立與推薦

與氮、磷肥一樣，根據水稻試驗缺鉀處理的相對產量(y)與土壤速效鉀含量(x速效鉀)作散點圖(圖5)，得對數回歸方程：y=16.814lnx速效鉀+16.611(R2=0.693 9)。將相對產量75%、85%、95%代入對數方程，求出對應的土壤速效鉀含量數值分別為127.0、68.4和36.9 mg·kg-1。由于所有試驗點土壤速效鉀含量為39.9～144.3 mg·kg-1，因此，土壤速效鉀含量36.9 mg·kg-1為外推值，不予以采納。將速效鉀分級指標適當調整分為4 級，即：土壤速效鉀含量<40 mg·kg-1為極低等級，40～<70 mg·kg-1為低等級，70～130 mg·kg-1為中等級，>130 mg·kg-1為高等級。利用圖6的函數關系：K=-90.165lnx速效鉀+216.78(R2=0.714 0)，將土壤速效鉀含量為40、70和130 mg·kg-1時最佳施肥量分別為每667 m27.1、5.1和2.6 kg。考慮到實際操作的方便性，對推薦施肥量的值域劃分進行了適當調整為7.0、5.0和2.5 kg。

圖5 土壤速效鉀含量與水稻相對產量的關系

圖6 土壤速效鉀含量與水稻施鉀量的關系

2.4 施肥指標體系

具體施肥指標體系見表1。

表1 紹興市水網平原水稻施肥指標體系

3 小結

研究結果表明，將土壤堿解氮含量<150 mg·kg-1定為極低，要達到常規施肥75%的相對產量，每667 m2需施氮肥15.0 kg；將土壤堿解氮含量150～<170 mg·kg-1定為低，要達到常規施肥75%～85%的相對產量, 每667 m2需施氮肥10.0～15.0 kg；將土壤堿解氮含量170～190 mg·kg-1定為中，要達到常規施肥85%～95%的相對產量, 每667 m2需施氮肥6.5～10.0 kg；將土壤堿解氮含量>190 mg·kg-1定為高，要達到常規施肥95%以上的相對產量, 每667 m2需施氮肥0～6.5 kg。

將土壤速效磷含量<1 mg·kg-1定為極低，要達到常規施肥75%的相對產量，每667 m2需施磷肥4.5 kg；將土壤速效磷含量1～<5 mg·kg-1定為低，要達到常規施肥75%～85%的相對產量, 每667 m2需施磷肥2.5～4.5 kg；將土壤速效磷含量5～13 mg·kg-1定為中，要達到常規施肥85%～95%的相對產量, 每667 m2需施磷肥1.0～2.5 kg；將土壤速效磷含量>13 mg·kg-1定為高，要達到常規施肥95%以上的相對產量, 每667 m2需施磷肥0～1.0 kg。

將土壤速效鉀含量<40 mg·kg-1定為極低，要達到常規施肥75%的相對產量，每667 m2需施鉀肥7.0 kg；將土壤速效鉀含量40～<70 mg·kg-1定為低，要達到常規施肥75%～85%的相對產量, 每667 m2需施鉀肥5.0～7.0 kg；將土壤速效鉀含量70～130 mg·kg-1定為中，要達到常規施肥85%～95%的相對產量, 每667 m2需施鉀肥2.5～5.0 kg；將土壤鉀含量>130 mg·kg-1定為高，要達到常規施肥95%以上的相對產量, 每667 m2需施鉀肥0～2.5 kg。