安徽省油菜钾肥施用效果及土壤速效钾丰缺指标研究①

韩　上，武　际*，胡现荣，吴新民，胡　鹏，郭熙盛，钱晓华，夏伟光



安徽省油菜钾肥施用效果及土壤速效钾丰缺指标研究①

韩上1，2，武际1，2*，胡现荣3，吴新民4，胡鹏5，郭熙盛1，2，钱晓华6，夏伟光7，8

（1 安徽省农业科学院土壤肥料研究所，合肥230031；2 安徽养分循环与资源环境省级实验室，合肥230031；3 安徽省当涂县农业技术推广中心，安徽当涂243100；4 黄山市农业技术推广中心，安徽黄山242700；5 巢湖市农业技术推广中心，合肥230031；6 安徽省土壤肥料总站，合肥230001；7 安徽农业大学资源与环境学院，合肥230031；8 南京市耕地质量保护站，南京210036）

摘要：2005—2009连续4个年度在安徽省冬油菜生产区布置油菜钾肥肥效试验73个，研究施用钾肥对油菜产量和经济效益的影响；并通过建立油菜籽粒相对产量和土壤速效钾含量的关系，确定土壤速效钾丰缺指标。结果表明，油菜施用钾肥具有明显的增产效果，施钾后油菜平均产量达2 558 kg/hm2，比不施钾增产509 kg/hm2，增产率为28.1%。施钾每公顷平均增收1 349元，67.1% 的试验点产投比 ＞2.0，施钾收益显著。13.7% 的试验点施钾后增产不增收。以相对产量＜60%、60% ～ 75%、75% ～ 90%、90% ～ 95% 和 ＞95% 为标准，将土壤速效钾分为“严重缺乏”、“缺乏”、“轻度缺乏”、“适宜”和“丰富”5个等级，处于各等级的土壤面积的比例分别为2.7%、17.8%、65.8%、6.8% 和6.8%，对应的丰缺指标分别为＜30、30 ～ 60、60 ～ 110、110 ～ 140和 ＞140 mg/kg。此研究建立的土壤速效钾丰缺指标可为安徽省冬油菜的钾肥管理提供依据。

关键词：安徽；油菜；钾肥效应；土壤速效钾；丰缺指标

安徽省地处长江中下游，是我国重要的冬油菜主产区。2013年安徽省油菜种植面积和产量均仅次于湖南、湖北和四川，位居全国第4位［1］。与禾本科作物相比，油菜是需钾量较大的作物［2］。施钾能够提高油菜产量和抗性，促进油菜地上部对钾素的吸收和积累［3-6］。但在当前我国钾肥自给严重不足［7］，且钾肥价格较高的环境下，过量施用钾肥又会引起钾肥利用率的降低进而影响到种植油菜的经济效益［8］，甚至出现增产不增收的现象。

因而，根据土壤养分的测试结果和作物种类来科学施肥变得尤为必要。而判断土壤养分丰缺状况并提出对应推荐施肥量的前提是建立相应的土壤养分丰缺指标［9-10］。第二次全国土壤普查期间，全国土壤普查办公室组织建立了针对当时生产力水平的土壤有效养分分级指标。但随着高产新品种的推广、土壤养分状况的变化、作物产量及施肥量的提高和高产栽培技术的应用，原有的指标已经不能满足当前生产的需要，新指标体系的建立势在必行［11］。

关于油菜钾肥施用效果和区域性的指标体系构建的研究近年来在各地相继展开［12-18］，这些研究为油菜生产中合理施用钾肥提供了一定依据，但用于指导安徽省油菜施肥时则存在针对性不强、区域差异等问题。本研究对近年来在安徽省冬油菜主产区进行的油菜施钾田间肥效试验进行了统计，旨在明确施用钾肥的效果及其与土壤速效钾含量的关系，建立适用于当前安徽省油菜生产的土壤速效钾丰缺指标，以期为安徽省油菜科学施肥提供依据。

1　材料与方法

1.1试验地概况

2005—2009共4个年度在安徽省冬油菜生产区芜湖、六安、合肥、马鞍山、安庆、宣城和黄山布置田间试验73个。供试点土壤均为水稻土，耕层 （0 ～20 cm） 土壤含有机质10.60 ～ 36.82 g/kg （平均22.58 g/kg）、全氮0.71 ～ 2.11 g/kg （平均1.39 g/kg）、速效磷1.90 ～34.00 mg/kg （平均 13.38 mg/kg）、速效钾 26.00 ～206.00 mg/kg （平均80.33 mg/kg）、有效硼0.04 ～ 1.48 mg/kg（平均0.44 mg/kg）、pH 4.01 ～ 8.00 （平均5.62）。供试油菜品种均为当地推广品种。油菜采用育苗移栽，前茬作物均为水稻。

1.2试验设计

试验设置施钾 （+K） 和不施钾 （CK） 两个处理。各试验点CK处理整个生育期养分施用量均为N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、硼砂15 kg/hm2；+K处理在CK基础上增施K2O 120 kg/hm2，其他管理措施在油菜生育期内保持一致。每个处理3次重复，每重复20 m2，随机区组排列。氮肥和钾肥的60%、磷肥和硼砂的全部作基肥在油菜移栽时施用，越冬期追施氮肥和钾肥的20%，抽薹前期追施氮肥和钾肥的20%。供试肥料分别为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O512%）、氯化钾（含K2O 60%）、硼砂（含B 12%）。

1.3测定项目及方法

各试验点土壤样品均在前茬作物收获后、油菜基肥施用前采集。以小区为采样单元，在试验田块内均匀布点5 ～ 10个，用不锈钢土钻取0 ～ 20 cm 土样。土壤基本理化性质采用常规方法测定［19］，其中速效钾含量用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法测定。在油菜成熟期，籽粒产量以各小区实收计产。

根据籽粒产量和土壤速效钾含量的关系，建立土壤速效钾丰缺指标。具体方法为以单个试验点为单位计算相对产量，用获得的相对产量与对应土壤速效钾测定值做散点图，选择对数方程拟合相对产量与土壤速效钾测定值之间的关系。

相对产量 = 不施钾处理籽粒产量/施钾处理籽粒产量 × 100%

对数方程为：y = aln（x） + b，式中 y 为相对产量（%），x 为土壤速效钾测定值（mg/kg）。参照农业部《测土配方施肥技术规范》［20］、Cate 和 Nelson［21］、陈新平等［22］的标准和邹娟等［14］对长江流域油菜的研究结果，结合安徽省油菜生产实际，把相对产量＜60%、60% ～ 75%、75% ～ 90%、90% ～ 95% 和＞95% 的土壤速效钾含量依次定义为“严重缺乏”、“缺乏”、“轻度缺乏”、“适宜”和“丰富”，以此确定土壤速效钾丰缺指标。

用Excel 2003进行数据分析和图表处理。

2　结果与分析

2.1油菜钾肥施用效果

由表1可知，在氮磷硼肥配合施用的基础上，增施钾肥后油菜明显增产。73个试验点油菜籽粒产量均以施钾处理较高。施钾处理较不施钾处理平均增产509 kg/hm2，增产率达28.1%。但不同试验点间增产量、增产率变异较大，最大增产量是最小增产量的43倍，最高增产率也比最低增产率高80倍。对施钾的经济效益进行分析，73个试验点施用钾肥后平均利润为1 349元/hm2，产投比达3.8，但也有试验点利润为负值，最多亏损达334元/hm2。说明整体上油菜施用钾肥后能增加收益，但也有试验点出现增产不增收的现象。

表1　施用钾肥对油菜籽粒产量和经济效益的影响Table 1　Effect of K application on seed yield and economic benefit of rapeseed

对油菜施用钾肥的效果进行进一步分析（表2），增产量分布比较均匀，在各分级内均有一定分布。增产率主要分布在5% ～ 35% 之间，占到了总比例的68.5%。施磷后利润超过1 000元/hm2的试验点占到了54.7%，超过半数试验点施钾都能获得较高收益。但有10个试验点施钾并未获得利润，占总试验点数的13.7%。对增产不增收的10个试验点的土壤速效钾含量进行统计，均值达到了137.5 mg/kg。推测增产不增收的主要原因是土壤速效钾背景值较高导致的施钾增产效果不明显且钾肥价格较高。以产投比为2.0判断经济收益是否显著［22］，本研究条件下67.1%的试验点产投比＞2.0，施用钾肥经济收益显著。总的来说，油菜施用钾肥能增加收益，但对于土壤速效钾含量较高的田块则存在增产不增收的现象。

表2　油菜施用钾肥效果分布比例Table 2　Frequency distributions of stimulation effect of K application on rapeseed

2.2土壤速效钾丰缺指标建立及评价

根据相对产量 （y） 和土壤速效钾含量 （x） 的相关性分析，建立了相应的对数方程 y = 23.402ln（x）-20.504 （r = 0.681 3**，n = 73），确定了土壤速效钾的临界指标。结果显示 （图1），相对产量和土壤速效钾含量间呈极显著正相关。以相对产量60%、75%、90% 和95% 计算土壤速效钾的临界指标，根据方程得到土壤速效钾“严重缺乏”的范围为＜30 mg/kg（为方便推广应用，将临界指标定为实际计算值最接近的 5的倍数值），“缺乏”的为30 ～ 60 mg/kg，“轻度缺乏”的为60 ～ 110 mg/kg，“适宜”的为110 ～ 140 mg/kg，“丰富”的为＞140 mg/kg。

根据建立的临界指标，统计73个试验点的土壤速效钾丰缺状况 （表3）。结果显示，土壤速效钾含量处于“严重缺乏”等级的试验点只有2个，占总试验点的比例不到3%。大部分试验点土壤速效钾含量处于“轻度缺乏”和“缺乏”的范围，占总比例的83.6%。说明当前安徽冬油菜主产区土壤速效钾没有出现大面积严重缺乏的现象，但土壤缺钾的形势仍不容乐观。对于处于“适宜”和“丰富”等级的13.6% 的试验点，考虑我国钾矿资源缺乏和钾肥价格较高的现状，可适当减少钾肥施用量。同时，随着土壤速效钾含量的增加，施钾的增产率和产投比随之减小，表明土壤速效钾含量越低，施用钾肥后增产增收效果越好。

图1　油菜相对产量与土壤速效钾之间的关系Fig. 1　The relationship between relative rapeseed yield and soil available K content

表3　安徽省油菜产区土壤速效钾丰缺指标及丰缺状况评价Table 3　Evaluation on abundance and deficiency indices and status of soil available potassium for rapeseed in Anhui Province

3　讨论

土壤养分丰缺指标法是经典的确定推荐肥料用量的方法，但当前对土壤养分丰缺指标的确定方法并无统一规定。农业部在《测土配方施肥技术规范（2011 年修订版）》中以相对产量的高低来描述土壤各养分的丰缺状况，其中将相对产量＜60% 划分为低、60% ～ 75% 为较低、75% ～ 90% 为中、90% ～ 95% 为较高、＞95% 为高，以此确定适用于某一区域、某种作物的土壤养分丰缺指标［20］。根据此规范和前人划分标准，结合安徽省油菜生产实际和本研究测定数据，笔者把相对产量＜60% 的速效钾测定值定为“严重缺乏”，60% ～ 75% 为“缺乏”、75% ～ 90% 为“轻度缺乏”、90% ～ 95% 为“适宜”、＞95% 为“丰富”，以此确定土壤速效钾丰缺指标。

第二次全国土壤普查将土壤速效钾从低到高分为 ＜30、30 ～ 50、50 ～ 100、100 ～ 150、150 ～ 200 和＞200 mg/kg，分别对应很低、低、中、高、很高和极高 6 个等级［23］。本研究丰缺指标与第二次土壤普查数据相比，“很低”等级速效钾含量变化幅度不大，“低”和“中”等级平均上升约10 mg/kg，高等级却大幅度下降，黄亿等［15］也得到类似结论。这可能与油菜高产新品种的推广应用、生产力水平的提高和油菜单产较 20 年前显著提升有关。总的来说，第二次全国土壤普查时划定的土壤速效钾丰缺指标与本项目所制定的标准相差较大，已经不适合指导当前安徽省油菜生产。建立区域性的、与当前油菜品种和栽培技术相匹配的土壤养分分级标准势在必行。本研究在总结多年多点试验数据的基础上，建立了安徽省油菜生产区土壤速效钾丰缺指标，为安徽省油菜测土推荐施肥提供了依据，能较好指导安徽油菜生产中钾肥施用。

邹娟［24］研究了长江流域冬油菜区土壤有效养分丰缺指标，在与本项目相同的分级标准下，得出的土壤速效钾各指标范围分别为＜25、25 ～ 60、60 ～ 135、135 ～ 180 和＞180 mg/kg。本研究建立的各级指标与邹娟的研究结果相比，在“严重缺乏”和“缺乏”等级的数值接近，但在“轻度缺乏”及以上等级的数值则明显较小，其中“丰富”等级降低了约 40 mg/kg。

因各研究确定丰缺指标的标准不尽相同，为便于比较，以相对产量 90% 为标准定义土壤速效钾临界值。以此标准，安徽省油菜生产区土壤速效钾的临界值为 110 mg/kg，低于四川中部丘陵油菜种植区土壤速效钾的临界值 120 mg/kg［15］，略高于湖南油菜主产区的 106 mg/kg［12］。同时川中丘陵区以相对产量＞95% 建立的土壤速效钾指标为＞240 mg/kg，远高于长江流域均值和安徽省数值。上述研究均集中在长江流域冬油菜主产区，但得出的各级丰缺指标却不尽相同，有些等级的数值还差异较大。这可能与长江流域上、中、下游各油菜产区气候条件差异较大，各区域土壤类型不尽相同有关；同时，安徽省油菜产区土壤速效钾平均含量为 80.3 mg/kg，与长江中游平均值91.5 mg/kg 相比［13］，低了10.2 mg/kg，而安徽省油菜单产并未下降。这也可能是安徽省建立的土壤速效钾丰缺指标在高等级时低于其他区域的原因。综上所述，只有根据各区域特点，建立区域性的土壤速效钾丰缺指标才能更精确地指导区域内油菜种植区的钾肥施用。在当前我国钾肥自给率不足、钾肥价格偏高的环境下，本研究在提高钾肥利用率方面具有重要现实意义。

本研究根据大量田间试验数据建立了安徽省冬油菜产区的土壤速效钾丰缺指标，但各级指标下对应的推荐施肥量还尚未确定，有针对性的推荐施肥也有待进一步研究。

4　结论

1） 在氮磷硼肥配合施用的条件下，安徽省冬油菜产区施用钾肥具有明显的增产效果；部分土壤速效钾背景值较高的试验点存在增产不增收现象，但整体上施钾收益明显。油菜施钾后的平均产量为2 558 kg/hm2；增产量为509 kg/hm2；增产率为28.1%；每公顷增收1 349元，有67.1%的试验点产投比＞2.0施钾收益显著。

2） 根据油菜相对产量（y）和土壤速效钾含量（x）的关系，本研究拟合了相应的对数方程y = 23.402ln（x）-20.504 （r = 0.681 3**，n = 73），确定了土壤速效钾丰缺的临界指标。其中，“严重缺乏”、“缺乏”、“轻度缺乏”、“适宜”和“丰富”的等级分别为＜30、30 ～60、60 ～ 110、110 ～ 140和＞140 mg/kg。根据上述标准，当前安徽省油菜产区土壤钾素相对缺乏面积达86%，在生产中应重视施用钾肥和寻找其替代物料；但对于处于“适宜”和“丰富”的14% 的土壤，需要减少钾肥施用量。

致谢：本研究得到了安徽省测土配方施肥项目的大力支持，谨此致谢。

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Study on the Effect of Potassium Fertilizer and Abundance and Deficiency Indices of Soil Available Potassium on Rapeseed in Anhui Province

HAN Shang1，2， WU Ji1，2*， HU Xianrong3， WU Xinmin4， HU Peng5， GUO Xisheng1，2，

QIAN Xiaohua6， XIA Weiguang7，8
（1 Soil and Fertilizer Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei230031， China； 2 Anhui Provincial Key Laboratory of Nutrient Recycling， Resources & Environment， Hefei230031， China； 3 The Agricultural Technology Extension Center of Dangtu Country， Dangtu， Anhui243100， China； 4 The Agricultural Technology Extension Center of Huangshan City，Huangshan， Anhui242700， China； 5 The Agricultural Technology Extension Center of Chaohu City， Hefei230031， China；6 Soil and Fertilizer Station of Anhui Province， Hefei230001， China； 7 College of Resource and Environment， Anhui Agricultural
University， Hefei230031， China； 8 Nanjing Protection Station of Cultivated Land Quality， Nanjing210036， China）

Abstract：73 field trials of potassium fertilizer （K） application on winter rapeseed were conducted in rapeseed production regions of Anhui Province during 2005 to 2009 to study the effect of K application on rapeseed yield and profit. The abundance and deficiency indices of soil available potassium were determined based on the relationship between rapeseed relative yield and soil available potassium. The results showed that K application significantly increased rapeseed yield compared with control treatment. The average values of rapeseed yield， and increment and increase rate of the yield were 2 558 kg/hm2， 509 kg/hm2and 28.1%， respectively. The net profit was 1 349 Yuan/hm2with K application and the value cost ratios were higher than 2.0 at 67.1% of the field trails. While at 13.7% of the field trails， rapeseed yield increased by K application， but farmers' income was not increased. The rapeseed yields of the K application treatment were compared with that of control to obtain the relative yields， then the relative yields of ＜60%， 60% - 75%， 75% - 90% and ＞95% were selected to establish the abundance and deficiency indices for soil available potassium. The land areas of extreme deficiency， deficiency， slight deficiency， optimum and abundance indices of K occupied 2.7%， 17.8%， 65.8%， 6.8% and 6.8% of total area for winter rapeseed in the province. The extreme deficiency，deficiency， slight deficiency， optimum and abundance indices for soil available potassium were ＜30， 30 - 60， 60 - 110， 110 -140 and ＞140 mg/kg， respectively. The soil available potassium critical indices can be used as guidance for potassium fertilization on winter rapeseed in Anhui Province.

Key words：Anhui； Rapeseed； Potassium fertilizer； Soil available potassium； Abundance and deficiency indices

中图分类号：S565.4；S147.5

DOI：10.13758/j.cnki.tr.2016.02.009

基金项目：①国家“十一五”科技支撑计划重点项目（2010BAD01B05）、公益性行业（农业）科研专项（201203013、201503122）、安徽省农业科学院学科建设项目（15A1011）和安徽省科技厅项目（1406c085025）资助。

* 通讯作者（wuji338@163.com）

作者简介：韩上（1989—），男，河南信阳人，硕士，研究实习员，主要从事植物营养与作物施肥技术研究。E-mail： hs0059@126.com