右江河谷水稻施肥指标体系建立初报

于孟生　宋汉勇　文海环　李秋原　唐金菊

摘要：[目的]探讨与土壤类型和养肥状况相适宜的水稻施肥技术，为右江河谷地区科学施肥提供理论依据。[方法]通过分析土壤磷钾养分含量测定值和作物相对产量之间的线性相关关系，确定养分丰缺指标参数；应用方程拟合的方法，对所有“3414”试验数据分别采用三元二次、一元二次和线性加平台模型模拟计算得出最佳施肥量和最佳产量，然后根据散点图趋势和不同方程拟合的决定系数并结合专业背景知识得出产量、推荐施肥量和土壤测试值三者相关的检索表。[内容]对右江河谷地区水稻“3414”试验结果分析得到氮、磷、钾推荐施肥指标体系。[结果]土壤中氮、磷、钾含量处于低水平时，氮、磷、钾施用量分别为126kg/ha、75～90kg/ha、120～150kg/ha；氮、磷、钾处于中级水平时，氮、磷、钾（N、P₂O₅、K₂O）施用量分别为126～132kg/ha、60～75kg/ha、90～105kg/ha；氮、磷、钾处于高级水平时，氮、磷、钾（N、P₂O₅、K₂O）施用量分别为132～174kg/ha、45～60/ha、45～60kg/ha；氮、磷、钾处于极高水平时，除氮肥施用174kg/ha外，磷、钾肥均可少施或不施。[小结]通过试验数据的统计、分析和计算，确立广西右江河谷地区土壤磷、钾养分含量丰缺指标，初步建立了该区的水稻氮磷钾施肥指标体系。但是由于管理和测产中的一些误差难免会对结果有一定的影响，今后还应在实践中进一步验证和修订推荐施肥参数，以获得更加完善的水稻施肥指标体系。

关键词：3414试验；相对产量；施肥指标；施肥量；水稻

中图分类号：S511.5 文献标识码：A 文章编号：1003-4374（2016）03-0004-04

右江河谷地区位于我国西南部，广西壮族自治区西部，属珠江流域西江水系的右江上游，地处东经106°7′-106°56′，北纬23°33′-24°18′之间，东西长130km，南北宽20km，包括百色市的右江区和田阳、田东、平果3个县，土地总面积3713km²，耕地面积33600ha。该区全年气候温暖，热量充足，雨量充沛，平均年降雨量1115mm，年平均气温在22.1℃左右，非常适宜水稻生长。而长期以来，该区水稻施肥以经验为主，施肥结构不合理现象严重，缺乏与当地土壤类型和养肥状况相适宜的施肥量。为使水稻施肥技术更趋于合理，文章通过对右江河谷地区水稻“3414”试验结果的分析，建立了与当地土壤条件相适应的施肥指标体系，为右江河谷地区科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验数据来源于广西测土配方施肥项目2006～2008年田东、田阳和平果3县的水稻“3414”完全实施实验，共涉及平果县的坡造、榜圩、太平、海城、凤梧、四塘，田阳县的田州、那坡、五村、坡洪、百育、头塘和田东县的印茶、平马、林逢、祥周、思林、义圩等乡镇的69个田间试验。“3414”试验设计见表1。

1.2 分析方法

1.2.1 土壤磷钾丰缺指标的建立通过分析土壤磷钾养分含量测定值和作物相对产量之间的线性相关关系，确定养分丰缺指标参数，即将每个试验点的土壤养分测定值设为x，相对产量设为y，拟合曲线y=a+b（lgx），将相对产量的50%、75%、90%、95%代入方程求出相应相对产量y对应的土壤含量x。根据相对产量将土壤养分丰缺指标分级：低于50%为极低，50%-75%为低，75%-90%为中，90%-95%为高，大于95%为极高。

1.2.2 推荐施肥量的计算对所有“3414”试验数据分别采用三元二次、一元二次和线性加平台模型模拟计算得出最佳施肥量和最佳产量，然后根据散点图趋势和不同方程拟合的决定系数并结合专业背景知识得出产量、推荐施肥量和土壤测试值三者相关的检索表。

三元二次肥料效应函数方程为：

Y=b₀+b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₄x₁x₂+b₅x₁x₃+b₆x₂x₃+6₇x₁₂+b₈x₂²+b₉x₃²

式中x₁、x₂、x₃物分别代表N、P₂O₅、K₂O肥料用量。如上述方程拟合成功（二次项系数全为负，一次项系数全为正，F检验显著），根据边际收益等于边际成本，dy/dx=px/py原则计算经济最佳产量，分别以x₁、x₂、x₃为变量，对方程两边求导，得到下列方程组：

式中，Px₁、Px₂、Px₃和Py分别代表N、P₂O₅、K₂O肥料用量和水稻的价格。将方程系数b₁、b₂、b₃、b₄、b₅、b₆、b₇、b₈、b₉的值和肥料价格分别代人上述方程组求解可得最佳N、P₂O₅、K₂O用量。

一元二次方程为：

Y=a+bx+cx²

式中Y为水稻产量（kg/ha），x为肥料用量（kg/ha），a为截距，b为回归系数。选用处理2、3、6、11的产量结果来拟合计算氮肥的推荐用量，处理4、5、6、7的产量结果来拟合计算磷肥的推荐用量，处理6、8、9、10的产量结果来拟合计算钾肥的推荐用量，根据边际效益等于边际成本原理来计算最佳施肥量。

线性加平台的方程为：

式中Y为水稻产量（kg/ha）；x为肥料用量（kg/ha）；a为截距；b为回归系数；c为直线与平台的焦点横坐标值，即最佳施肥量；p为平台产量（kg/ha），即最佳产量。

将特定土壤养分含量作为排序关键字将检索表排序比对，按之前已建立的肥力分级指标进行分级汇总统计确定在特定养分分级下的最佳推荐施肥量的区间。

2 结果与分析

2.1 土壤有效磷钾丰缺指标的确定

根据水稻缺磷处理（处理4）和全磷处理（处理6）算出的相对产量与土壤有效磷含量作散点回归分析，得出回归方程：

Y=22.7291nx+22.507（R²=0.6065*）

土壤有效磷含量与缺磷处理的水稻相对产量相关性达到显著水平。将相对产量50%、75%、90%、95%分别代入方程，求得对应土壤有效磷丰缺指标区间分界值分别为3.91mg/kg、10.15mg/kg、20.33mg/kg和25.62mg/kg（见图1）。

同理可得到土壤速效钾回归方程：

Y=16.32lnx+13.469（R²=0.675*）

根据方程计算得到缺钾区水稻相对产量50%、75%、90%和95%对应的土壤速效钾含量分别为8.56mg/kg、41.46mg/kg、106.88mg/kg和146.54mg/kg（见图2）。

由于水稻<50%的相对产量对应的土壤磷、钾值没有，函数计算值为方程外推值，误差较大没有实际指导意义。因此本研究将土壤有效磷的指标分为4级，即水稻相对产量≤75%（有效磷≤10.15mg/kg），75%-90%（有效磷在10.15mg/kg-20.33mg/kg之间），90%至95%（有效磷在20.33mg/kg-25.62mg，kg之间），>95%（有效磷>25.62mg/kg）。钾的分级指标也分为4级，即水稻相对产量≤75%（速效钾≤41.46mg，kg），75%-90%（速效钾在41.46mg/kg～106.88mg/kg之间），90%至95%（速效钾在106.88mg/kg-146.54mg/kg之间），>95%（速效钾>146.54mg/kg）。

2.2 施肥指标体系的建立

2.2.1 磷、钾肥推荐施肥指标的建立对广西右江河谷地区所有“3414”试验点依次进行三元二次、一元二次和线性加平台方程拟合，统计方程拟合所得推荐施磷量数见表2。最后以磷肥当季效应为主，综合考虑养分收支平衡和土壤磷肥的长期影响和磷肥恒量监控的思路，给出不同土壤有效磷等级下的磷肥推荐量。

同理可得钾肥推荐施肥指标（表3）。

2.2.2 氮肥推荐施肥指标体系的建立 氮肥推荐施肥指标采用目标产量法计算。目标产量的确定主要基于地力调查生产潜能评价结果，对没有地力调查结果的以前三年平均产量提高10%左右。根据近年来右江河谷地区氮肥试验结果，水稻目标产量分别设定为>8250kg/ha，7500～8250kg/ha，6750～7500kg/ha、<6750kg/ha。

根据高、中、低不同肥力水平试验点产量数据确定不同肥力水平水稻无氮区基础地力产量分别为6750kg/ha、6000kg/ha和5250kg/ha。通过对试验点植株化验得出对应级别的吸氮量分别为1.8kg/100kg籽粒、1.7kg/100kg籽粒和1.6kg，100kg籽粒，对应级别无氮区土壤吸氮量分别为121.5kg、102kg和84kg。全肥区的吸氮量分别为2.0kg/100kg籽粒、1.8kg/100kg籽粒、1.7kg/100kg，籽粒，对应的需氮量分别为165kg、135kg和115.5kg。

计算得到右江河谷地区水稻氮肥利用率的25%～35%，考虑到实际推广过程可能有一定的偏差，为提高推荐施肥的准确度，将氮肥当季利用率调整到可能实现的低限，即25%。

根据斯坦福公式：

作物需氮量=（目标产量×施肥区百公斤吸氮量～无氮基础地力产量×无氮区百公斤吸氮量）/氮肥当季利用率

求得水稻单产8250kg/ha时需氮量为（165kg～121.5kg）/25%=174kg。同理可求得7500kg/ha和6750kg，ha时对应的土壤总氮需要量分别为132kg和126kg。最后得到不同产量区间土壤氮肥的推荐施肥指标（见表4）。

3 小结

本研究对当前广西右江河谷地区水稻试验点的土壤有效养分进行了分析，大部分试验点土壤有效磷含量集中在10-30mg/kg，占总数的72%，含量大于30mg/kg的占28%，低于10mg/kg的点没有；土壤速效钾含量低于50mg，kg的试验点只占4%，在50～100mg/kg之间的占32%，大于100mg/kg的占64%。因此考虑到右江河谷地区土壤有效磷和速效钾丰缺指标划分的实用性，应该弱化极低等级的肥力水平划分，将极低和低等级合二为一。

随着作物品种不断的增加，不同年代土壤的肥力指标也发生变化。第二次土壤普查时，周清湘、黄绍富等同将广西土壤有效磷划分为4级，≤3.0mg，kg为低，3.1～5.0mg/kg为中级，5.1～10.0mg，kg为高级，>10.0mg/kg为极高；将广西土壤速效钾也划分为4级，分别是≤30mg/kg为低，31～50mg/kg为中，51～100mg/kg为高，>100mg/kg为极高。与过去建立的旧指标体系相比而言，现在建立的新指标体系分级区间已经大范围的朝高含量方向偏移。造成这一现状的主要原因有可能是当前作物产量和土壤养分含量大幅度提高导致作物磷素需求量增加。

文章通过田间施肥量调查、土壤养分测试和“3414”田间试验数据的统计、分析和计算，确立广西右江河谷地区土壤磷、钾养分含量丰缺指标，初步建立了右江河谷地区的水稻氮磷钾施肥指标体系。但是由于管理和测产中的一些误差难免会对结果有一定的影响，为更好地指导农民施肥，为其提供更科学合理的理论依据，今后还应在实践中进一步验证和修订推荐施肥参数，以获得更加完善的水稻施肥指标体系。