县级测土配方施肥指标体系建立研究—以江苏省江都市水稻为例

毛 伟， 李文西， 唐宝国， 曾洪玉， 张富春， 高 晖

(1 扬州市土壤肥料站，江苏扬州 225101； 2 江都市农业技术推广中心，江苏江都 225200)

施肥指标体系建立是测土配方施肥的核心技术,关系到测土配方施肥技术的科学性和应用成效[1-2]。20世纪80年代开展第二次土壤普查,建立了主要土壤类型和主要大田作物土壤养分分级指标[3]，确定了最佳用量和比例[2],为当时配方施肥技术推广应用提供了科学依据，然而现阶段中国大田作物品种特性、 产量水平、 栽培制度、 农民施肥方式和土壤肥力等要素均发生了很大变化[4-5]，原有的指标体系已不能适应当前的生产需求[6]，建立新的测土配方施肥指标体系和方法势在必行[1]。氮磷钾适宜施用量是施肥指标体系的关键参数之一[7]，其中磷、 钾肥用量可利用养分丰缺指标法预测[8]，而氮肥推荐不同于磷、 钾肥，不是明确是否施用，而是确定适宜的施用量[9]，故采用了地力差减法预测氮肥用量[10-11]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

江都市位于江苏省中部，地处长江下游、 长江与淮河交汇处，全市总面积约1332 km2。属副热带湿润气候区，热量较好，年平均气温14.9℃，四季分明，季风明显，雨水充沛，年降雨量1000 mm，光能充足,年日照时数2131 h，无霜期220 d。土壤类型主要有水稻土、 潮土，共有37个土种，种植制度以稻—麦两熟为主，是国家商品粮生产基地。

1.2 试验设计

水稻精确施氮、 无氮基础地力试验的方法参见文献[10]。种植水稻品种为淮稻13号，水稻精确施氮试验设3个处理： 无氮对照、 精确施氮和常规施肥处理；水稻无氮基础地力试验设2个处理： 无氮对照、 常规施肥处理。精确施肥区： 为无机肥，不施用有机肥，施用纯N 210 kg/hm2、 P2O552.5 kg/hm2、 K2O 57.5 kg/hm2。常规施肥区： 常规施肥区根据当地施肥实际情况而定，所用肥料为当地常规用肥，不施用有机肥，砂土纯氮约292.5 kg/hm2，粘土纯氮约247.5 kg/hm2，P2O5约60 kg/hm2，K2O约75 kg/hm2。无氮空白区： 不施氮肥，磷、 钾参照精确施肥区，不施用有机肥。磷钾肥全部一次性作为基肥施用，其它生产措施相同。氮肥按基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥=3 ∶2 ∶5，穗肥在倒4叶、 倒2叶时各施50%。3414试验[11]中，有无磷区和无钾区处理，可以得到土壤的养分含量和缺素相对产量。根据3414中三因素效应[11]，可以计算合理的施肥量。在N2做底肥的基础上进行磷、 钾部分3414试验，包括2个因子，每因子4个水平： 0为不施肥，1为正常施肥量的0.5倍，2为正常施肥量，3为正常施肥量的1.5倍，共9个处理，3次重复，小区面积35 m2。正常施肥量： N 210 kg/hm2，P2O552.5 kg/hm2、 K2O 57.5 kg/hm2，氮肥按基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥=3 ∶2 ∶5，穗肥在倒4叶、 倒2叶时各施50%。磷﹑钾肥一次性作为基肥施用,不施用有机肥。9个处理分别为： 1) N0P0K0，2) N2P0K2，3) N2P1K2，4) N2P2K2， 5) N2P3K2，6) N2P2K0，7) N2P2K1，8) N2P2K3， 9) N2P1K1。

1.3 数据处理及方法

1.3.1 地力差减法 作物在不施任何肥料的情况下所得的产量称空白田产量，它所吸收的养分全部来自土壤。从目标产量中减去空白田产量，就应是施肥所得的产量。

关于氮肥的计算，早就有了斯坦福公式，通过转化演变如下[10,12]：

施肥量=(目标产量×施氮区单位产量养分吸收量-无氮区产量×无氮区单位产量养分吸收量)/(氮肥养分含量×氮肥当季利用率)

1.3.2 土壤养分丰缺指标法 利用土壤养分测定值和作物吸收土壤养分之间存在的相关性，对不同作物通过田间试验，把土壤测定值以一定的级差分等，制成养分丰缺及应施肥料数量检索表。取得土壤测定值，就可对照检索表按级确定肥料施用量[13]。

2 结果与分析

2.1 氮肥用量指标的建立

表1 江都市各试验调查地点20052011水稻产量变异幅度Table 1 Variations of rice yields at experimantal sites in Jiangdu City from 2005 to 2011

续表1Table1continuos

序号No.土种名称Soil local type分布Distribution试验点数No. oftrials分布范围Distribution range(%)标准差Standarddeviation平均值Mean(%)变异系数Coefficient of variation(%)16夹沙黄Jiashahuang soil邵伯、 丁伙等乡653.257.81.6055.42.917夹沙土Jiasha soil塘头、 二姜等乡848.958.93.7354.76.818砂底黄粘土Shadihuangni soil邵伯、 丁伙等乡648.253.51.9750.33.919砂底淤泥土 Shadiyuni soil嘶马、 张纲等乡646.554.62.6950.55.320砂姜底黄粘土Shajiangdihuangnian soil真武、 丁伙等乡647.354.32.7450.85.421砂姜底小粉浆土 Shajiang-dixiaofenjiang soil丁沟、 小纪等乡648.453.21.7949.83.622砂姜底小粉土Shajiangdixiaofen soil二姜乡745.453.82.7849.95.623上位砂姜土Shangweishajiang soil丁沟、 樊川等乡638.945.22.3842.05.724上位砂姜码Shangweishajiangma soil宜陵、 二姜等乡638.148.54.2043.09.825乌刚土Wugang soil锦西、 双沟等乡657.864.22.4660.44.126乌僵土Wujiang soil永安、 东汇等乡658.463.61.8760.53.127乌沙土Wusha soil周西、 高徐等乡657.863.51.9960.13.328乌粘土Wunian soil武坚、 周西等乡659.873.65.0664.97.829下位砂姜土Xiaweishajiang soil丁沟、 樊川等乡558.764.11.9960.23.330下位砂姜码Xiaweishajiangma soil宜陵、 二姜等乡558.063.72.3960.34.031小粉浆土Xiaofenjiang soil小纪、 武坚等乡659.063.41.6561.82.732小粉砂土Xiaofensha soil宜陵、 大桥等乡647.553.52.1750.14.333小粉土Xiaofen soil砖桥、 吴桥等乡652.058.32.3454.84.334淤泥土Yuni soil嘶马、 张纲等乡647.859.24.3555.27.935淤砂土Yusha soil浦头乡651.060.23.4955.36.336中位砂姜土Zhongweishajiang soil丁沟、 小纪等乡551.258.92.5454.94.637中位砂姜码Zhongweishajiangma soil宜陵、 二姜等552.158.32.6054.64.8

作物百公斤籽粒产量肥料吸收量=(籽粒产量×籽粒含氮量+秸秆产量×秸秆含氮量)/籽粒产量×100

表2 江都市淮稻13号百千克籽粒吸氮量与氮肥利用率Table 2 N uptake of each 100 kg seeds and N use efficiency of rice(Huaidao13) in Jiangdu

2.2 磷、 钾肥用量指标的建立

表3 土壤养分含量、 相对产量和最佳施肥量Table 3 The content of soil nutrients, relative yield and proper fertilizer dose

续表3Table3continuos

序号No. 土壤养分含量Soil nutrients(mg/kg)产量Yield(kg/hm2)相对产量Relative yield(%)施肥量Fertilizer dose(kg/hm2)有效磷Olsen-P速效钾NH4OAc-K全肥区Fertilizer combination缺P区P lack缺K区K lack缺P区P lack缺K区K lackP2O5K2O2221.816274857395747098.899.913.519.52313.59383256990735084.088.391.182.12416.08785807950678092.779.156.491.82518.211081606300714077.387.6105.673.12624.58282357485670591.081.459.089.1278.08978904530622557.378.966.5108.22812.86787006795694578.279.957.980.6299.86586556465661574.676.446.294.23013.69589257500829584.09345.656.73124.812993159075880597.594.637.262.93210.812590307770862586.095.543.0559.13323.514688808175858092.096.645.7538.13420.115893008910889595.895.744.2559.4

2.2.1 磷肥用量指标的建立

2.2.1.1 土壤有效磷丰缺指标 根据江都市水稻3414试验缺磷相对产量与土壤有效磷含量关系(图1)，y=29.633lnx+5.5647 (R2=0.6666**)，可见土壤有效磷含量与缺磷区相对产量呈极显著相关，将相对产量95%、 90%、 75%代入对数方程中，相对应的土壤有效磷含量分别为21、 17和10 mg/kg，即为土壤有效磷的丰缺指标值。

图1 土壤有效磷与相对产量的关系Fig.1 The relationship between soil Olsen-P and relative yield

图2 土壤有效磷与最佳施磷量的关系Fig.2 The relationship between soil Olsen-P and proper fertilizer P

表4 水稻土壤有效磷养分丰缺指标及推荐施肥量Table 4 Soil available P grades and P fertilizer recommendation for rice

2.2.2 钾肥用量指标的建立

2.2.2.1 土壤速效钾丰缺指标 将江都市水稻3414试验缺钾相对产量与土壤速效钾含量进行拟合，得到方程：y=23.488lnx-21.093(R2=0.7176**)，土壤速效钾含量与缺钾区相对产量呈极显著相关(图3)。将相对产量95%、 90%、 75%代入该对数方程中，相对应的土壤有效钾含量分别为140、 115和60 mg/kg，即为土壤速效钾的丰缺指标值。

图3 土壤速效钾与相对产量的关系Fig.3 The relationship between soil NH4OAc-K and relative yield

图4 土壤速效钾与最佳施钾量的关系Fig.4 The relationship between soil NH4OAc-K and proper fertilizer K

表5 水稻土壤速效钾养分丰缺指标及推荐施肥量Table 5 Soil NH4OAc-K grades and K fertilizer recommendation for rice

2.3 施肥指标体系校验

为验证施肥指标体系建立的科学性，2011年在水稻上安排了42个施肥指标体系校验试验。试验设置2个处理，分别精确施肥区、 常规施肥区，重复3次。由表6可知，在氮肥推荐方面，精确施肥区比常规施肥区施用量平均降低14.6%；磷、 钾肥推荐用量精确施肥区与常规施肥区基本相同；精确施肥区比常规施肥区平均产量增加了6%。可见，通过试验建立施肥指标体系比农民常规施肥具有很好节本增产效果，同时为进一步建立施肥指标体系提供科学依据。

表6 水稻施肥指标体系校验试验结果统计Table 6 Result analysis of rice in the field experiment for fertilization index system

3 讨论

建立科学合理施肥指标体系是推荐施肥的基础[8]，核心技术是施肥模型的选择，施肥模型可以分为经验模型和机理模型[16],在我国，农作物推荐施肥研究和实践中,有多达60多种施肥模型,分属肥料效应函数法、 测土施肥法和营养诊断法等三大系统[17]。目前，在国内应用于推荐施肥模型主要有养分平衡法[18]，此方法优点是概念清楚，容易推广、 掌握和应用，缺点是有多项参数是估算或校正来的，土壤养分校正系数因不同土壤、 不同作物也不同，因而使此方法的精度受到影响。肥料效应函数法[19],此方法是以田间试验为基础而不测定土壤，虽然计算出的施肥量精确度高，反馈性好，缺点是需要预先做大量复杂的田间试验、 大量室内测定和复杂的数据统计计算，才能求出肥料效应方程，而求出的方程也仅适合做田间试验的这些地区，使其大面积推广应用受到限制。养分丰缺指标法[8，20]，优点是简单易行，快速并具有针对性，可服务到每一个地块，提出的施肥种类和用量接近当地群众的经验值，农民容易接受；缺点是不适合氮肥推荐指标。地力差减法[10-11]，不需要进行土壤测试，避免了养分平衡法的缺点，但空白田产量不能预先获得，给推广带来了困难。本文研究解决了地力差减法存在的问题，用土壤类型相对产量与目标产量的关系预测空白田产量。农业部2005年启动的测土配方施肥项目，开展了大量的3414试验、 精确施氮试验、 无氮试验，获取了大量的施肥参数，而这些参数恰好满足地力差减法和养分丰缺指标法施肥模型。所以，以地力差减法和养分丰缺指标法建立以县为单位的测土配方施肥指标体系是科学合理的。

4 结论

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