麥積區(qū)葡萄種植中土壤NPK施肥精準(zhǔn)化研究

閆秀婧，汪浩然，吳 霞，鞏 文

(甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020)

精準(zhǔn)化施肥對麥積葡萄種植發(fā)揮著越來越重要的作用。從20世紀(jì)初德國著名農(nóng)業(yè)化學(xué)家米采利希(E.A.Mitscherlich)首先用指數(shù)函數(shù)來描述作物產(chǎn)量和施肥量之間的關(guān)系開始，到目前為止報道了10多種施肥效應(yīng)方程[1]；20世紀(jì)50年代初，美國首次將施肥模型的建立和肥料效應(yīng)的經(jīng)濟分析結(jié)合起來，收到了良好的效果，對以后的推薦施肥起到了推動作用[2]；荷蘭學(xué)者在1974～1993年間提出了模擬模型，例如美國小麥管理系統(tǒng)的氮動力模型(CERSE模型)和Greenwood等的蔬菜和麥類植物氮動力學(xué)模型(WELLN模型)[3]；國外的學(xué)者對于參數(shù)的估計采用隨機參數(shù)模型，這樣參數(shù)可以包括地點和年份變量，預(yù)測也比較準(zhǔn)確[4]。我國也提出了地力分級配方法、目標(biāo)產(chǎn)量配方法(包括養(yǎng)分平衡法和地力差減法)、田間試驗配方法(包括養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法、肥料效應(yīng)函數(shù)法和氮磷鉀比例法)，并在建立施肥模型和確定施肥量時考慮輪作肥料后效和氣候因子對肥料效應(yīng)的影響，施肥技術(shù)水平較前有了提高[5]；國內(nèi)也出現(xiàn)了一些新的施肥模型[6-7]，應(yīng)用結(jié)果表明，該模型可以揭示施肥單元的需肥特性和提供最佳施肥模式。平衡的土壤N(氮)、P(磷)、K(鉀)是有利于植物生長的，然而在中國種植戶考慮經(jīng)濟因素，施肥不是可持續(xù)和合理的，因此，迫切需要建立一個合理的施肥體系，實現(xiàn)農(nóng)民收入增加和土壤質(zhì)量改善[8]。

本研究中以麥積區(qū)蘋果種植土壤NPK實測數(shù)據(jù)為據(jù)，結(jié)合氮磷鉀比例法，通過模擬方式預(yù)測土壤施肥量，并將結(jié)果應(yīng)用于試驗區(qū)，模擬和實際效果良好。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

麥積區(qū)位于甘肅省天水市東南部，地處東經(jīng)105°25′～106°43′，北緯 34°06′～34°48′之間，橫跨黃河、長江兩大流域，全境總面積3 480km2，現(xiàn)轄11個鎮(zhèn)、6個鄉(xiāng)、3個街道辦事處，總?cè)丝?0多萬。麥積‘下曲’葡萄被命名為“中華名果”，通過國家AA級綠色食品認(rèn)證，麥積區(qū)成為“全國農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化示范區(qū)”和“全省綠色食品示范縣區(qū)”，被第三屆中國果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇評為甘肅省“中國果品產(chǎn)業(yè)龍頭縣區(qū)”。2012年，麥積區(qū)葡萄種植面積已達4 000多hm2，成為農(nóng)民增加收入的主要途徑。按照葡萄種植分布，在麥積區(qū)選擇了社裳鎮(zhèn)東山村作為試驗點，樹齡在5 a左右，施肥試驗在666.7m2面積上進行，并進行了為期2 a的試驗。葡萄種植和樣點分布如圖1所示。

圖1 麥積區(qū)葡萄種植和采樣點分布Fig.1 Distribution of grape planting and sampling points in Maiji District

1.2 土壤取樣

土樣以“X”型選取，每個試驗區(qū)選5個樣點，取土深度在25cm左右，并將5個土樣混合在一起，通過TRF-2PC土壤養(yǎng)分測試儀分析土壤氮、磷、鉀等數(shù)據(jù)。2012年4月、10月和2013年4月、10月的開花期和收果期采集了土樣，時間從早上8:00開始到18:00結(jié)束。

1.3 土壤NPK測定

土壤NPK利用TRF-2PC土壤養(yǎng)分快速測試儀在實驗室中完成。根據(jù)TRF-2PC土壤養(yǎng)分測試儀自帶的氮、磷、鉀測試劑，分別取4g風(fēng)干土樣和20mL蒸餾水制成2份試劑，1份加氮、鉀1號粉1g左右，1份根據(jù)土壤pH值加磷2號粉或3號試劑(土壤酸性時加3號試劑)1g左右制作土壤待測液。氮校準(zhǔn)液的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20mg/kg，按說明取適量氮的待測液用藍光進行氮量測試，磷與氮的測試方法基本相同。鉀校準(zhǔn)液的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100mg/kg，將按說明制作的待測液通過比色皿用紅光測試[9]。

1.4 施肥模擬模型建立

以氮磷鉀比例法為依據(jù)，根據(jù)實測的土壤氮、磷、鉀含量通過校正值調(diào)整氮、磷、鉀至各自施肥量參考值范圍內(nèi)，再確定1個接近參考施肥量中值的元素作為標(biāo)準(zhǔn)和其它2個元素值進行比值運算，求出氮、磷、鉀的比例，再通過校正值對比例進行擬合，使氮、磷、鉀達到最適宜比例，從而確定施肥量。公式1和公式2組合就是施肥的模擬模型。

其中：y表示施肥量；y1表示實測施肥量； ?表示經(jīng)驗校正值；ymax和ymin分別表示施肥參考量的最大值和最小值；A是氮、磷、鉀最適宜比例。

經(jīng)驗校正值 ?主要是對y的值進行修正，以保證y值在參考施肥量的范圍內(nèi)，并使氮、磷、鉀的比例與最適宜比例誤差不高于5％。

2 結(jié)果與分析

麥積區(qū)葡萄種植中土壤氮、磷、鉀適宜施肥比例為1.0∶0.5∶1.5。

在試驗施肥前，對社裳鎮(zhèn)東山村試驗區(qū)進行第1次實測分析，結(jié)果如圖2所示，東山村氮、磷、鉀施肥比例為1.0∶0.64∶2.28，其中磷偏高，鉀含量超標(biāo)，比例失調(diào)。

圖2 東山村葡萄種植土壤N、P、K含量的比較Fig.2 Comparison of soil NPK at grape planting area of Dongshan Village

根據(jù)氮、磷、鉀比例施肥法對社裳鎮(zhèn)東山村試驗區(qū)進行氮、磷、鉀施肥量的調(diào)整完成第1次施肥試驗，施肥時間2012年9月中旬，實測時間是2012年10月底，進行第2次實測分析，結(jié)果如圖2所示。社裳鎮(zhèn)東山村葡萄園氮、磷、鉀比例為1.00∶0.87∶1.55，其中磷含量偏高。

2013年4月對土壤NPK進行了第3次實測，分析結(jié)果如圖2所示。東山村葡萄園氮、磷、鉀施肥量平均比例為1.000∶0.490∶1.505，其中氮、磷、鉀比例逐漸接近適宜的比例。

根據(jù)施肥模擬模型(公式1)對社裳鎮(zhèn)東山村試驗區(qū)進行第2次施肥試驗，施肥時間2013年9月，實測時間是2013年10月，實測分析結(jié)果如圖2所示。東山村葡萄園氮、磷、鉀肥量平均比例為1∶0.540∶1.505，其中氮、磷、鉀含量基本達到葡萄種植的最適宜比例。

3 討論與結(jié)論

在麥積區(qū)葡萄種植中氮、磷、鉀的施肥基本上參考國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行，但未實現(xiàn)精準(zhǔn)施肥，在比例和施肥量上還是有一定的差異，這對提高肥料的利用率，保證作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)[10]，進行無公害生產(chǎn)，防止或盡量減少經(jīng)濟林產(chǎn)業(yè)帶來的環(huán)境污染是不利的。郭寶華等的研究揭示不同的土壤NPK的施肥模式對農(nóng)作物的生長有較大影響[11]，黃桂華等對肯氏南洋杉苗期施肥效應(yīng)進行研究，結(jié)果表明不同的NPK施肥模式效果不同，且存在極顯著差異[12]。因此，施肥模式對對農(nóng)作物種植的影響是非常大的，為了實現(xiàn)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化，促使麥積區(qū)葡萄產(chǎn)業(yè)向規(guī)?；?、專業(yè)化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展，保證果農(nóng)收入穩(wěn)定增加，建議政府應(yīng)盡快建立地方測土配方實驗室和面向種植戶的精準(zhǔn)施肥管理信息平臺，為廣大種植戶提供服務(wù)；在種植戶中通過宣傳和培訓(xùn)等方式，鼓勵種植戶應(yīng)用精準(zhǔn)施肥模式，促使葡萄地養(yǎng)分平衡、防治地力衰退，提高葡萄產(chǎn)量與質(zhì)量，盡早實現(xiàn)麥積葡萄種植管理的信息化和現(xiàn)代化。

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