平衡施肥技術(shù)在我國烤煙生產(chǎn)中de研究現(xiàn)狀

□高 明 李 舟 熊維亮 楊章明 甘 勇

烤煙是是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，對促進(jìn)農(nóng)民增收、農(nóng)村發(fā)展具有重要作用。烤煙是以收獲煙葉為目標(biāo)的特殊經(jīng)濟(jì)作物，煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)在很大程度上受品種、生態(tài)條件和施肥的影響，在特定的生態(tài)條件下，對固定品種可通過施肥調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)養(yǎng)分，改善煙葉品。施肥不僅是決定煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值的第一因子，而且對均價、上等煙比例也影響較大，對煙葉香吃味的貢獻(xiàn)則僅次于品種，占2 4.8 0％，而施肥對煙堿、燃燒性也具有重要作用。

施肥技術(shù)是煙葉生產(chǎn)最關(guān)鍵且最不易掌握的技術(shù)之一，受到許多因素的影響，如土壤養(yǎng)分含量、土壤質(zhì)地、灌溉條件、氣候因素、產(chǎn)量水平、煙葉品種、養(yǎng)分利用率等諸多因素，這些因素不僅本身可分解為許多子因素，而且彼此間是相互聯(lián)系和相互制的。在生產(chǎn)過程中，常常出現(xiàn)單一施肥、偏好施肥、施肥過量或不足等現(xiàn)象，大多數(shù)煙農(nóng)以經(jīng)驗施肥為主，缺乏科學(xué)可靠的施肥依據(jù)。盲目施用化肥不僅造成寶貴資源的浪費、生產(chǎn)成本的增加，更嚴(yán)重的是以化肥過量施用為首的農(nóng)業(yè)面源污染已成為我國環(huán)境污染的主要源頭之一。

為了解決烤煙施肥中的種種矛盾，廣大的科技工作者在烤煙平衡施肥方面做了大量的工作，本文綜合分析了測土配方施肥技術(shù)、G I S和計算機(jī)結(jié)合的現(xiàn)代高新技術(shù)等方面在我國烤煙平衡施肥上的研究應(yīng)用現(xiàn)狀，并對烤煙平衡施肥研究中的問題提出建議，希望對后面的相關(guān)研究有所幫助。

一、測土配方施肥在烤煙平衡施肥上的應(yīng)用

測土配方施肥是以土壤測試、肥料田間試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)作物的需肥規(guī)律、土壤的供肥性能和肥料效應(yīng)，在合理施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，提出科學(xué)合理的氮、磷、鉀以及中、微量元素等肥料的施用品種、數(shù)量、施肥時期和施用方法，以滿足作物生長的需要，從而達(dá)到提高作物產(chǎn)量、改善煙葉品質(zhì)、提高肥料利用率、減少環(huán)境污染的目的。測土配方施肥主要包括5個核心環(huán)節(jié)，即測土、配方、配肥、供應(yīng)、施肥指導(dǎo)。

烤煙測土配方施肥，通常采用三因素四水平或者三因素五水平的優(yōu)化實驗方案進(jìn)行，通過選擇試驗區(qū)域內(nèi)有代表性的土壤開展田間肥效試驗，建立施肥模型，從而得到研究區(qū)域的烤煙肥料配方。

閆克玉等采用三因素五水平等試驗設(shè)計，研究得出豫中煙區(qū)肥力中等偏下的壤土條件下，N、P2O5、K2O分別為5 2.5，6 7.5，2 3 2.5k g/h m2的處理組合施肥效果最佳，煙株生物學(xué)性狀和煙葉產(chǎn)質(zhì)表現(xiàn)最好。朱信寧等，采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計田間試驗，運用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，得出在試驗區(qū)域的烤煙施肥最佳配比為氮肥6 2.8 4 k g/h m2磷肥 1 0 1.7 5 k g/h m2，鉀肥1 9 7.4 3 k g/h m2。孫虎等采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計田間試驗，通過計算機(jī)優(yōu)化所建立的氮、磷、鉀肥與烤煙產(chǎn)量的回歸模型，得出了渭北地區(qū)的最佳施肥組合

高林等則采用3 4 1 4完全試驗方案設(shè)計，研究了不同肥料效應(yīng)對烤煙生長發(fā)育以及產(chǎn)量質(zhì)量等方面的影響，并建立肥料效應(yīng)三元二次數(shù)學(xué)模擬方程：Y=1 3 8.3 6+2 3.1 8 X 1－0.8 3 X 1 2－4.3 2 X 2+0.3 4 X 2 2－4.4 0 X 3+0.0 9 X 3 2－1.0 2 X 1 X 2－0.3 5 X 1 X 3+0.6 4 X 2 X 3（式中，X 1、X 2、X 3分別代表 N、P2O5、K2O用量），用于預(yù)測最大施肥量和最佳施肥量；尹鵬達(dá)等同樣采用“3 4 1 4”回歸最優(yōu)設(shè)計，建立N、P、K肥與烤煙產(chǎn)量的回歸效應(yīng)模型，并對各因子及交互作用進(jìn)行了分析，計算了土壤豐缺指標(biāo)及基礎(chǔ)肥力貢獻(xiàn)率，建立了東北烤煙的優(yōu)化施肥方案。尹鵬達(dá)等還采用“3 4 1 4”回歸最優(yōu)設(shè)計，建立了氮磷鉀肥與烤煙產(chǎn)量及煙葉主要化學(xué)成分的偏最小二乘回歸施肥模型，結(jié)果表明：若以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益為目的，最佳氮磷鉀比例為1∶1.6∶2.1；若以改善烤煙煙葉香氣、燃燒性及吸煙的安全性為目的，最佳氮磷鉀比例為1∶1.3∶2.9。吳昊和鄭傳剛采用五元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，研究不同氮、磷、鉀、微肥和有機(jī)肥施用量對四川涼山煙區(qū)烤煙的效應(yīng)。

測土配方施肥技術(shù)具有準(zhǔn)確、高效等特點，在實施過程中需要各個步驟緊密相連，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響該技術(shù)在烤煙平衡施肥中的作用。在烤煙平衡施肥研究中需要不斷加強田間試驗、土壤養(yǎng)分測試技術(shù)、肥料配制、數(shù)據(jù)處理等方面的創(chuàng)新，不斷提升測土配方施肥技術(shù)與烤煙營養(yǎng)規(guī)律之間的耦合，更好的發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)點在烤煙平衡施肥中的作用。

二、現(xiàn)代高新技術(shù)在烤煙平衡施肥中的應(yīng)用研究

隨著全球信息化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化的建設(shè)也越來越受到大家的關(guān)注。近十幾年來，信息化技術(shù)已在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外農(nóng)業(yè)信息化產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，已經(jīng)涉及到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的各個方面。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，作為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的一項高新技術(shù)，也已經(jīng)在我國得到了廣泛的使用。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)運用人工智能算法，將農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識和專家經(jīng)驗相結(jié)合，以智能推理為主體，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供咨詢服務(wù)和決策方案[1 9]。

程功等分析影響煙葉施肥的因素及相互作用關(guān)系，運用農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程分析的原理和方法，總結(jié)與匯集煙草專家的施肥經(jīng)驗，建立數(shù)學(xué)模型，研究出“烤煙配方施肥專家系統(tǒng)”。楊勇等應(yīng)用V i a u a l B a s i c高級程序設(shè)計語言建立了計算機(jī)推薦施肥應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)可根據(jù)對不同土壤區(qū)域的土壤有效養(yǎng)分含量與施肥量的定量分析對肥料施用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化并給出最佳施肥方案。許珂對影響烤煙生長的土壤肥力情況進(jìn)行了評價，在此基礎(chǔ)上建立了基于最小二乘支持向量機(jī)的烤煙智能施肥推薦模型，并借助G I S技術(shù)建立了烤煙智能施肥推薦系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠科學(xué)、準(zhǔn)確地預(yù)測出烤煙施肥量，同時能方便，快捷地為煙農(nóng)提供當(dāng)?shù)乜緹熓┓释扑]方案。王小霞建立了基于B P網(wǎng)絡(luò)和最小二乘支持向量機(jī)的智能施肥推薦模型，設(shè)計開發(fā)了B P網(wǎng)絡(luò)和最小二乘支持向量機(jī)兩種施肥推薦平臺，并結(jié)合G I S技術(shù)用于指導(dǎo)烤煙施肥。所建平臺能有效地實現(xiàn)烤煙智能施肥推薦，具有較高的通用性、直觀性和實用價值。

隨著G I S技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代烤煙精準(zhǔn)施肥得以實現(xiàn)。宋晶等利用G I S，在分析了河南省洛陽烤煙種植區(qū)各項肥力指標(biāo)，劃分了河南土壤肥力等級的基礎(chǔ)上，建立了具有施肥咨詢與配方推薦等功能的煙田施肥推薦支持決策系統(tǒng)；陳偉強等提出了基于G I S的煙草精準(zhǔn)施肥配方系統(tǒng)框架，建立了平頂山煙區(qū)生態(tài)環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫、精準(zhǔn)施肥配方模型，并通過實驗和專家經(jīng)驗建立了模型參數(shù)以及參數(shù)修正的專家模型。

G I S與計算機(jī)結(jié)合建立的施肥系統(tǒng)是未來烤煙生產(chǎn)平衡施肥、精準(zhǔn)施肥的發(fā)展方向。隨著科技的進(jìn)步，施肥系統(tǒng)的研究會向著多尺度、高精準(zhǔn)、便捷等方向發(fā)展，最終成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中重要的一環(huán)。

三、目前的平衡施肥技術(shù)存在的問題及建議

測土配方施肥法能夠考慮到多種肥料對作物的綜合影響，但是針對不同土壤、氣候、耕作等條件需要布置多點不同試驗，費時費工。測土、配方、配肥、供應(yīng)、施肥指導(dǎo)，五個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，都會影響到平衡施肥的效果。隨著種植制度的改變、連年的肥料投入、氣候環(huán)境的變化等，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的變化，就得重新進(jìn)行測土配肥，這是測土配方施肥技術(shù)最大的短板。

在現(xiàn)代高新技術(shù)在烤煙平衡施肥中的應(yīng)用研究中，3 S（G P S、R S、G I S）技術(shù)相關(guān)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)脫穎而出，同時在施肥上提出了精準(zhǔn)施肥技術(shù)。精準(zhǔn)施肥技術(shù)主要是借助3 S技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)形成了系統(tǒng)化、科學(xué)化和精確化的動態(tài)施肥方案，其主要特點是在過去的測土配方施肥的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步綜合系列施肥相關(guān)數(shù)據(jù)，包括的大田試驗數(shù)據(jù)、小區(qū)試驗數(shù)據(jù)以及3 4 1 4等試驗數(shù)據(jù)等，經(jīng)規(guī)范處理、存儲，結(jié)合專家知識和施肥模型在計算機(jī)推理機(jī)下自動完成土壤肥力的評估和施肥量的計算。該技術(shù)主要依賴于前期的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性，一旦系統(tǒng)的測土、配方、配肥、供應(yīng)、施肥指導(dǎo)建立完成，以后只需定期補充新的樣點的測土數(shù)據(jù)，就可以保持系統(tǒng)的精準(zhǔn)性，不需要再次做大量田間試驗，節(jié)約了人力和物力，并適合大面積推廣使用。