潛江市幾種主要農作物肥料利用率的初步研究

摘要：利用“3414”肥料效應試驗，研究了湖北省潛江市中稻、棉花、油菜、小麥對土壤和肥料有效養分表觀利用率和作物對氮、磷、鉀養分的吸收量。結果表明，氮、磷、鉀肥養分當季相對利用率中稻分別為36.1%、12.8%和58.7%，棉花分別為25.1%、18.5%和33.6%，小麥分別為20.1%、11.8%和39.4%，油菜分別為17.8%、4.9%和23.4%。在N、P、K配施的情況下，作物每千克經濟產量氮、磷、鉀養分吸收量中稻分別為27.9、4.4和30.7 g，棉花分別為53.7、10.6和45.5 g，小麥分別為26.4、3.9和25.0 g，油菜分別為40.7、9.6和37.3 g。

關鍵詞：農作物；“3414”肥料試驗；肥料利用效率；潛江市

中圖分類號：S143 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）13-3002-05

土壤是農業的基礎，肥料是作物的“糧食”。化肥作為農業持續發展的物質保障，是保障作物增產最快、最有效、最重要的物質[1]。科學合理施肥、提高養分利用率已成為發展農業生產、提高作物產量的重要技術路徑[2]。土壤與肥料利用率，即作物吸收利用土壤與肥料養分所占土壤有效養分和施用肥料養分總量的比例，是衡量肥料施用是否合理的一項重要指標，其受土壤肥力、養分間的協同作用、施肥技術與施肥量、作物及品種、土壤水分、氣候因子、栽培管理措施等諸多因素的影響，是反映作物、土壤、肥料之間關系的動態參數。

湖北省潛江市地處江漢平原腹地，是國家“十一五”重要商品糧、商品油生產基地，常年復種面積15萬hm2以上，其中水稻、棉花、油菜、小麥面積達12萬hm2，占種植面積的80%。由于在作物施肥管理上仍然存在著許多問題，諸如磷、鉀施用總量不足，氮、磷、鉀肥比例不平衡[3]，嚴重阻礙了作物產量的提高和品質的改善，探索作物土壤肥料養分利用率，改變施肥方法，建立不同的肥料運籌模式，提高土壤肥料養分利用率顯得尤為重要。“3414”肥料效應試驗是以氮、磷、鉀為3個養分因子，每個因子分4個梯度，共14處理，屬于無重復不完全大田試驗設計[4，5]。通過對水稻、棉花、油菜、小麥等作物進行“3414”肥料效應試驗，按“差減法”對試驗區域土壤和作物養分利用率進行了分析。初步了解了潛江市地區測土配方施肥土壤肥料養分利用率，為進一步規范測土配方施肥技術、優化施肥結構、提高肥料養分利用率提供了科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試土壤與作物

分別于2007年和2008年在湖北省潛江市各鄉鎮進行了共16個肥料試驗，即2007年在潛江市龍灣、周磯、浩口、老新等地中稻作物（輪作方式為油菜/小麥-中稻）和竹根灘、浩口、高石碑、張金等地棉花作物（輪作方式為油菜-棉花）上各進行了4個“3414”試驗；2008年在周磯、浩口、楊市等地小麥作物（輪作方式為小麥-棉花）和積玉口、浩口、周磯、龍灣等地油菜作物（輪作方式為油菜-棉花）上各進行了4個“3414”試驗；供試土壤為水稻土和潮土。各試驗田塊于試驗前采集耕層土壤農化樣品測試土壤養分狀況[6]，測定結果見表1。

1.2 供試肥料

試驗所用氮、磷、鉀肥分別為尿素（含N 46%，中石化集團湖北化肥廠）、過磷酸鈣（含P2O5 12%，湖北洋豐股份有限公司）、氯化鉀（含K2O 60%，德國鉀鹽公司）、持力硼（含B 15%，美國硼砂集團）、大粒鋅（含Zn 25%，武漢高飛農業有限公司）。

1.3 試驗設計

各試驗均統一采用“3414”完全試驗方案設計，每個試驗3因素4水平，共14個小區，即N、P、K 3個因子、每個因子4個水平、共組合成14個處理：N0P0K0、N0P2K2、N1P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N3P2K2、N1P1K2、N1P2K1、N2P1K1，其中下標表示施肥水平，“0水平”表示不施肥，“2水平”表示推薦施肥量，“1水平”施肥量為“2水平”的1/2，“3水平”施肥量為“2水平”的1.5倍。各試驗不設重復，以試驗點之間作為重復。氮、磷、鉀各因素“2水平”（即推薦施肥量）肥料施用量的確定依據各試驗田塊土壤有效養分測定值，對照該區已有的施肥推薦指標（土壤養分豐缺指標和各作物肥料養分施用指標）而進行。各作物各試驗田塊氮、磷、鉀養分“2水平”（推薦用量）施用量詳見表2。各試驗中水稻、小麥作物均施用適量鋅肥，棉花、油菜作物各處理均施用適量硼肥。各試驗均按田間試驗要求進行，所有試驗小區面積均為20 m2，按小區分別收獲子粒和秸稈產量。采集N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K2、N2P2K0 5個常規處理子粒和莖葉植株樣品，以干重記錄產量和測試植株氮、磷、鉀養分含量。

1.4 測定指標及計算方法

1）作物氮、磷、鉀各養分吸收總量。作物某養分吸收總量（kg/hm2）=子粒產量（kg/hm2）×子粒該養分含量（%）+秸稈產量（kg/hm2）×秸稈該養分含量（%）。

2）作物經濟產量各養分吸收量。作物經濟產量某養分吸收量（g/kg）=作物該養分吸收總量/子粒產量。

3）土壤有效養分利用率。某土壤養分利用率=該養分吸收總量/土壤該有效養分總量×100%；土壤某有效養分總量（kg/hm2）=土壤該有效養分含量（mg/kg）×2 250 000[kg（土）/hm2]×10-6。

4）土壤有效養分協同利用率。某土壤養分協同利用率=僅不施某養分處理該養分吸收總量/土壤該有效養分總量×100%。

5）肥料養分相對利用率。某肥料養分相對利用率=（全施肥處理該養分吸收總量-僅不施該養分處理該養分吸收總量）/全施肥處理該肥料養分施用量×100%。

6）肥料養分協同利用率。某肥料養分協同利用率=（某施肥處理該養分吸收總量-均不施肥處理該養分吸收總量）/該肥料養分施用量×100%。

2 結果與分析

2.1 土壤有效養分利用率

應用各試驗氮、磷、鉀均不施處理（N0P0K0）結果測算土壤氮、磷、鉀各養分利用率，并應用各試驗僅不施氮（N0P2K2）、僅不施磷（N2P0K2）和僅不施鉀（N2P2K0）處理結果分別測算土壤氮、磷、鉀養分協同利用率，結果見表3。由表3可知，不同作物、不同類型、不同肥力水平的土壤有效養分利用率各不相同，并不是一個固定不變的參數。土壤有效氮、磷、鉀養分利用率中稻分別為64.2%、49.6%和51.7%（應用各田塊平均產量等結果測算的平均利用率。下同），棉花分別為78.6%、60.5%和38.9%，小麥分別為32.7%、26.5%和23.5%，油菜分別為30.9%、40.8%和27.6%。土壤有效養分利用率在不同作物間表現差異也較大，氮表現為棉花>中稻>小麥>油菜，磷表現為棉花>中稻>油菜>小麥，而鉀則表現為中稻>棉花>油菜>小麥。總體上，中稻和棉花的養分利用率較高，油菜與小麥的則較低。

進一步分析土壤有效養分利用率與土壤基礎養分狀況之間的關系，結果表明土壤有效養分利用率與土壤有效養分含量呈負相關，即土壤有效養分含量越高，其有效養分利用率則越低。對土壤有效養分利用率與土壤有效養分含量的自然對數關系進行擬合，其相關性均有較高的決定系數（R2），具體見圖1和表4。

對土壤有效養分的協同利用率結果進行分析，結果見表3。由表3可知，土壤氮、磷、鉀養分的協同利用率均明顯高于氮、磷、鉀養分均不施的土壤氮、磷、鉀養分的利用率，且與土壤養分含量同樣呈負相關關系。土壤有效氮、磷、鉀養分協同利用率中稻分別為74.8%、61.2%和65.0%，棉花分別為97.2%、76.3%和47.1%，小麥分別為45.7%、39.5%和35.1%，油菜分別為44.8%、69.9%和42.5%。這是因為施用某兩種肥料養分促進了另一土壤養分的吸收利用，發揮了養分間的協同促進作用。說明施肥與不施肥、施用某一種或兩種或3種肥料養分，土壤有效養分利用率都處于變化之中。至于其中有極少量測算結果超過100%的，其與實際不符，原因可能有：一是養分間的協同促進作用；二是在作物生長活動期間，土壤中非有效養分轉化為有效養分；三是相關試驗測試誤差所致。這也是按“差減法”測算土壤有效養分利用率的局限所在。

2.2 肥料利用率

2.2.1 各肥料養分相對利用率 應用各作物各試驗全施肥處理（N2P2K2）產量等結果，分別相對不施氮處理（N0P2K2）、不施磷處理（N2P0K2）、不施鉀處理（N2P2K0）的結果測算各肥料養分當季相對利用率，結果見表5。由表5可知，不同作物、不同類型土壤和不同肥力水平的肥料養分相對利用率各不相同。氮、磷、鉀肥養分當季相對利用率中稻分別為36.1%、12.8%和58.7%，棉花分別為25.1%、18.5%和33.6%，小麥分別為20.1%、11.8%和39.4%，油菜分別為17.8%、4.9%和23.4%。中稻平均氮、鉀肥養分相對利用率較高，均在30.0%以上，磷肥養分相對利用率偏低；棉花氮肥相對利用率不到30.0%，磷肥相對利用率較高，接近一般磷肥養分當季利用率20.0%；小麥氮、磷肥養分相對利用率均偏低，油菜則更低。分析肥料養分當季相對利用率與施肥量的關系，表現為負相關關系，即施肥量越大，肥料養分相對利用率則越低；施肥量越小，肥料養分相對利用率則越高。因此，從肥料養分相對利用率角度進行測土配方施肥的肥料養分推薦用量有待于進一步優化。少施或減施肥料，肥料養分相對利用率會較高，但勢必影響作物產量水平。

2.2.2 各肥料養分協同利用率 應用N0P2K2、 N2P0K2、N2P2K0、N2P2K2處理結果，均相對不施肥處理（N0P0K0）結果，分別測算各試驗施用肥料養分的平均協同利用率，結果見表6。由表6可知，各作物各試驗田塊氮、磷、鉀三要素配施的各肥料養分協同利用率比任何兩要素配施的肥料養分協同利用率均要高。中稻磷、鉀肥養分配施的平均協同利用率分別為5.5%和17.3%，氮、鉀肥養分配施的協同利用率分別為19.0%和52.7%，氮、磷肥養分配施的協同利用率分別為26.7%和8.7%，氮、磷、鉀肥養分配施的協同利用率分別為47.9%、20.2%和99.0%；棉花磷、鉀肥養分配施的平均協同利用率分別為8.9%和16.2%，氮、鉀肥養分配施的協同利用率分別為10.2%和10.0%，氮、磷肥養分配施的協同利用率分別為10.4%和6.7%，氮、磷、鉀肥養分配施的協同利用率分別為34.5%、27.8%和45.2%；小麥磷、鉀肥養分配施的平均協同利用率分別為7.1%和34.7%，氮、鉀肥養分配施的協同利用率分別為17.3%和35.5%，氮、磷肥養分配施的協同利用率分別為19.3%和8.1%，氮、磷、鉀肥養分配施的協同利用率分別為34.6%、19.7%和81.5%；油菜磷、鉀肥養分配施的平均協同利用率分別為10.5%和28.7%，氮、鉀肥養分配施的協同利用率分別為25.9%和65.6%，氮、磷肥養分配施的協同利用率分別為25.9%和13.9%，氮、磷、鉀肥養分配施的協同利用率分別為32.6%、19.4%和71.5%。雖然部分試驗田塊土壤養分含量較高，但是氮、磷、鉀肥養分三元配施的協同利用率仍是最高，說明在測土配方施肥三要素肥料養分推薦施用中，無論某要素再豐富，都不宜推薦“0”施肥量，應推薦一定的適宜用量，充分發揮三要素養分肥料間的協同增產效益，提高作物產量和養分利用效率。不施氮，僅磷、鉀配施的利用率均是最低，說明氮是區域和作物施肥的關鍵因素。

2.3 作物經濟產量氮、磷、鉀養分吸收量

分析參試各作物各試驗不同施肥處理的氮、磷、鉀養分吸收量，結果（表7）表明，各作物差異不是很大。一般情況下，不施肥處理的相對較低，說明在施肥情況下有利于促進作物對養分的吸收利用，提高農產品干物重。在氮、磷、鉀肥三要素配施（N2P2K2）的情況下，中稻平均每千克稻谷產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為27.9、4.4和30.7 g；棉花平均每千克子棉產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為53.7、10.6和45.5 g；小麥平均每千克小麥產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為26.4、3.9和25.0 g；油菜平均每千克油菜子產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為40.7、9.6和37.3 g。

3 小結與討論

1）應用“3414”試驗結果，按“差減法”測算土壤氮、磷、鉀有效養分利用率，不同作物、不同土壤、不同肥力水平、不同養分施用配比間的土壤有效養分利用率各不相同，并不是一個固定不變的參數。土壤有效養分利用率與土壤有效養分含量均呈較好的負相關。在氮、磷、鉀養分均不施的情況下，土壤有效氮、磷、鉀養分利用率以中稻、棉花較高，小麥、油菜較低。在施用氮、磷、鉀某兩種肥料養分時，土壤有效養分的協同利用率會明顯高于氮、磷、鉀肥料養分均不施用時的土壤有效氮、磷、鉀養分的利用率。

2）測算各作物氮、磷、鉀肥養分相對利用率，不同作物、不同土壤和不同肥力水平的肥料養分相對利用率也各不相同。且肥料養分當季相對利用率與施肥量表現為負相關。從本研究結果可知，中稻磷肥養分、棉花氮肥養分、小麥氮與磷肥養分、油菜氮、磷、鉀肥養分利用率均有所偏低，說明該區測土配方施肥肥料養分推薦用量還有待于進一步完善。測算各作物各試驗田塊氮、磷、鉀三要素配施的各肥料養分協同利用率比任何兩要素配施的所施肥料養分協同利用率均要高。

3）在氮、磷、鉀肥三要素配施的情況下，中稻平均每千克稻谷產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為27.9、4.4和30.7 g；棉花平均每千克子棉產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為53.7、10.6和45.5 g；小麥平均每千克小麥產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為26.4、3.9和25.0 g；油菜平均每千克油菜子產量氮、磷、鉀養分吸收量分別為40.7、9.6和37.3 g。作物氮、磷、鉀養分吸收量均表現為棉花>油菜>中稻>小麥。

4）由于土壤和肥料養分利用率是兩個變化不定的參數，按養分平衡法[7]應用這兩個參數進行施肥可能并不是最為可行的方法。從本研究養分利用率分析來看，無論某養分再豐富，都不宜推薦為“0”施肥量，而應當均有所施用，以充分發揮三要素肥料養分間的協同增產效益，促進作物穩產高產，同時也利于土壤養分平衡。如果片面追求較高的肥料養分利用率而少施或減施肥料，勢必會影響作物產量水平。

參考文獻：

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