紹興市水網(wǎng)平原水稻施肥指標(biāo)體系研究

平岳華， 顧昊男， 伍少福

(紹興市糧油作物技術(shù)推廣中心,浙江， 紹興 312000)

施肥指標(biāo)體系的建立是測(cè)土配方施肥技術(shù)的核心[1]，關(guān)系到測(cè)土配方施肥技術(shù)的科學(xué)性和應(yīng)用成效[2]。20世紀(jì)80年代全國開展第二次土壤普查[3]，吸收了當(dāng)時(shí)國內(nèi)外土壤分類的優(yōu)點(diǎn)，查明了各地土壤資源分布、肥力、理化性狀及影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要土壤障礙因素[4]，既保留了土壤發(fā)生學(xué)的觀點(diǎn)，又應(yīng)用了診斷層的概念，制定了全國統(tǒng)一的土壤分類方案，建立了主要土壤類型和主要大田作物土壤養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)[5]，為測(cè)土配方施肥技術(shù)[6]推廣應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)，是土壤分類由定性向定量發(fā)展的里程碑[7]。2005年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動(dòng)測(cè)土配方施肥項(xiàng)目，制定《測(cè)土配方技術(shù)規(guī)范(試行)》[8]，并進(jìn)行了兩次修訂，明確大田農(nóng)作物和蔬菜、果樹等園藝作物的施肥技術(shù)體系。

水網(wǎng)平原是紹興市典型的地貌特征，水稻是紹興市的主栽大田作物，基于第二次土壤普查數(shù)據(jù)，紹興市自2005年開始實(shí)施測(cè)土配方項(xiàng)目[9]。近年來，種植結(jié)構(gòu)與耕作制度、肥料類型與肥料結(jié)構(gòu)、施肥方式與施肥習(xí)慣、耕地土壤肥力水平與養(yǎng)分狀況等都發(fā)生了變化[5]，原有施肥技術(shù)已不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)需求，建立新的測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系和方法勢(shì)在必行。為此本文以紹興市水稻種植為例，建立了利用養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法[10]預(yù)測(cè)氮、磷、鉀肥用量的水稻施肥指標(biāo)體系。

1 材料與方法

1.1 處理設(shè)計(jì)

采用測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范中的“3414”方案，該方案吸收了回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較為廣泛的肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)方案。“3414”是指氮、磷、鉀3個(gè)因素、4個(gè)水平、14個(gè)處理。4個(gè)水平的含義：0水平指不施肥；2水平指當(dāng)?shù)赝扑]施肥量；1水平(指施肥不足)=2水平×0.5；3水平(指過量施肥)=2水平×1.5。14個(gè)處理分別為：處理1，N0P0K0；處理2，N0P2K2；處理3，N1P2K2；處理4，N2P0K2；處理5，N2P1K2；處理6，N2P2K2；處理7，N2P3K2；處理8，N2P2K0；處理9，N2P2K1；處理10，N2P2K3；處理11，N3P2K2；處理12，N1P1K2；處理13，N1P2K1；處理14，N2P1K1。本研究收集了2018—2019年水網(wǎng)平原19個(gè)水稻試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，基本代表了紹興市水網(wǎng)平原的水稻種植模式。

1.2 豐缺指標(biāo)建立方法

相對(duì)產(chǎn)量=缺肥區(qū)水稻產(chǎn)量/全肥區(qū)水稻產(chǎn)量×100%。其中：無氮區(qū)相對(duì)產(chǎn)量=處理2水稻產(chǎn)量/處理6水稻產(chǎn)量×100%；無磷區(qū)相對(duì)產(chǎn)量=處理4水稻產(chǎn)量/處理6水稻產(chǎn)量×100%；無鉀區(qū)相對(duì)產(chǎn)量=處理8水稻產(chǎn)量/處理6水稻產(chǎn)量×100%。

以相對(duì)產(chǎn)量<75%為低水平，75%～<85%為較低水平，85%～<95%為中水平，≥95%為高水平進(jìn)行劃分。對(duì)一定區(qū)域所有的“3414”試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到水稻對(duì)土壤養(yǎng)分的依存率。以無肥區(qū)產(chǎn)量為橫坐標(biāo)，水稻對(duì)土壤養(yǎng)分的依存率為縱坐標(biāo)作散點(diǎn)圖，進(jìn)行選模和統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，得到水稻對(duì)土壤養(yǎng)分依存率與無肥區(qū)產(chǎn)量的數(shù)學(xué)式，該式進(jìn)行轉(zhuǎn)換可以得到目標(biāo)產(chǎn)量與無肥區(qū)產(chǎn)量的關(guān)系式。

1.3 推薦施肥量確定

與豐缺指標(biāo)體系建立一樣，利用每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的最佳施肥量與土壤養(yǎng)分含量建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立函數(shù)方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥豐缺指標(biāo)建立與推薦

試驗(yàn)點(diǎn)土壤堿解氮含量為129.0～181.9 mg·kg-1，平均值為158.3 mg·kg-1，相對(duì)產(chǎn)量最高為98.3%，最低為73.5%，平均為86.5%。根據(jù)水稻試驗(yàn)缺氮處理的相對(duì)產(chǎn)量(y)與土壤堿解氮含量(x堿解氮)作散點(diǎn)圖(圖1)，得到對(duì)數(shù)回歸方程：y=32.393lnx堿解氮-77.295(R2=0.261 8*)，經(jīng)方差分析，堿解氮含量與缺氮處理產(chǎn)量的相關(guān)性達(dá)到顯著水平。將相對(duì)產(chǎn)量85%、90%、95%代入對(duì)數(shù)方程，求出對(duì)應(yīng)的土壤堿解氮含量分別為110.1、149.9、204.1 mg·kg-1，即為土壤堿解氮的豐缺指標(biāo)值。考慮到實(shí)際操作和值域劃分的方便性，且所有試驗(yàn)點(diǎn)土壤堿解氮含量為129.0～181.9 mg·kg-1，可見110.1和204.1 mg·kg-1為模型外推值，可操作性不強(qiáng)，因此不予采納。所以我們將水稻土壤堿解氮分級(jí)指標(biāo)適當(dāng)調(diào)整，劃分為4 級(jí)，即：<150 mg·kg-1為極低等級(jí)，150～<170 mg·kg-1為低等級(jí)，170～190 mg·kg-1為中等級(jí)，>190 mg·kg-1為高等級(jí)。

圖1 土壤堿解氮含量與水稻相對(duì)產(chǎn)量的關(guān)系

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)堿解氮含量(x堿解氮)與水稻氮肥最佳施肥量(N)擬合方程(圖2)：N=-47.573lnx堿解氮+278.4 (R2=0.049 4)，計(jì)算出土壤堿解氮含量為150、170和190 mg·kg-1時(shí)最佳施肥量分別為每667 m214.9、9.7和6.4 kg。考慮到實(shí)際操作的方便性，對(duì)推薦施肥量的值域劃分進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，依次為每667 m215.0、10.0和6.5 kg。

圖2 土壤堿解氮含量與水稻施氮量的關(guān)系

2.2 磷肥豐缺指標(biāo)建立與推薦

水稻試驗(yàn)缺磷處理的相對(duì)產(chǎn)量(y)與土壤有效磷含量(x有效磷)散點(diǎn)圖見圖3，得到對(duì)數(shù)回歸方程：y=9.123 3lnx有效磷+71.339(R2=0.709 8)。將相對(duì)產(chǎn)量75%、85%、95%代入對(duì)數(shù)方程，求出對(duì)應(yīng)的土壤有效磷含量數(shù)值分別為13.3、4.5、1.5 mg·kg-1，即為土壤有效磷的豐缺指標(biāo)值。考慮到實(shí)際操作和值域劃分的方便性，且所有試驗(yàn)點(diǎn)土壤有效磷含量為0.9～23.6 mg·kg-1，所以將水稻土壤有效磷分級(jí)指標(biāo)劃分為4 級(jí)，并做適當(dāng)調(diào)整。其中<1 mg·kg-1為極低等級(jí)，1～<5 mg·kg-1為低等級(jí)，5～13 mg·kg-1為中等級(jí)，>13 mg·kg-1為高等級(jí)。

圖3 土壤有效磷含量與水稻相對(duì)產(chǎn)量的關(guān)系

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)速效磷含量(x速效磷)與水稻磷肥最佳施肥量(P)擬合方程(圖4)：P=-7.729 6lnx速效磷+12.647(R2=0.650 0)，計(jì)算出土壤磷含量為1、5和13 mg·kg-1時(shí)最佳施肥量分別為每667 m24.5、2.68和0.95 kg。考慮到實(shí)際操作的方便性，對(duì)推薦施肥量的值域劃分進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，依次為4.5、2.5和1.0 kg。

圖4 土壤速效磷含量與水稻施磷量的關(guān)系

2.3 鉀肥豐缺指標(biāo)建立與推薦

與氮、磷肥一樣，根據(jù)水稻試驗(yàn)缺鉀處理的相對(duì)產(chǎn)量(y)與土壤速效鉀含量(x速效鉀)作散點(diǎn)圖(圖5)，得對(duì)數(shù)回歸方程：y=16.814lnx速效鉀+16.611(R2=0.693 9)。將相對(duì)產(chǎn)量75%、85%、95%代入對(duì)數(shù)方程，求出對(duì)應(yīng)的土壤速效鉀含量數(shù)值分別為127.0、68.4和36.9 mg·kg-1。由于所有試驗(yàn)點(diǎn)土壤速效鉀含量為39.9～144.3 mg·kg-1，因此，土壤速效鉀含量36.9 mg·kg-1為外推值，不予以采納。將速效鉀分級(jí)指標(biāo)適當(dāng)調(diào)整分為4 級(jí)，即：土壤速效鉀含量<40 mg·kg-1為極低等級(jí)，40～<70 mg·kg-1為低等級(jí)，70～130 mg·kg-1為中等級(jí)，>130 mg·kg-1為高等級(jí)。利用圖6的函數(shù)關(guān)系：K=-90.165lnx速效鉀+216.78(R2=0.714 0)，將土壤速效鉀含量為40、70和130 mg·kg-1時(shí)最佳施肥量分別為每667 m27.1、5.1和2.6 kg。考慮到實(shí)際操作的方便性，對(duì)推薦施肥量的值域劃分進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整為7.0、5.0和2.5 kg。

圖5 土壤速效鉀含量與水稻相對(duì)產(chǎn)量的關(guān)系

圖6 土壤速效鉀含量與水稻施鉀量的關(guān)系

2.4 施肥指標(biāo)體系

具體施肥指標(biāo)體系見表1。

表1 紹興市水網(wǎng)平原水稻施肥指標(biāo)體系

3 小結(jié)

研究結(jié)果表明，將土壤堿解氮含量<150 mg·kg-1定為極低，要達(dá)到常規(guī)施肥75%的相對(duì)產(chǎn)量，每667 m2需施氮肥15.0 kg；將土壤堿解氮含量150～<170 mg·kg-1定為低，要達(dá)到常規(guī)施肥75%～85%的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施氮肥10.0～15.0 kg；將土壤堿解氮含量170～190 mg·kg-1定為中，要達(dá)到常規(guī)施肥85%～95%的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施氮肥6.5～10.0 kg；將土壤堿解氮含量>190 mg·kg-1定為高，要達(dá)到常規(guī)施肥95%以上的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施氮肥0～6.5 kg。

將土壤速效磷含量<1 mg·kg-1定為極低，要達(dá)到常規(guī)施肥75%的相對(duì)產(chǎn)量，每667 m2需施磷肥4.5 kg；將土壤速效磷含量1～<5 mg·kg-1定為低，要達(dá)到常規(guī)施肥75%～85%的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施磷肥2.5～4.5 kg；將土壤速效磷含量5～13 mg·kg-1定為中，要達(dá)到常規(guī)施肥85%～95%的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施磷肥1.0～2.5 kg；將土壤速效磷含量>13 mg·kg-1定為高，要達(dá)到常規(guī)施肥95%以上的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施磷肥0～1.0 kg。

將土壤速效鉀含量<40 mg·kg-1定為極低，要達(dá)到常規(guī)施肥75%的相對(duì)產(chǎn)量，每667 m2需施鉀肥7.0 kg；將土壤速效鉀含量40～<70 mg·kg-1定為低，要達(dá)到常規(guī)施肥75%～85%的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施鉀肥5.0～7.0 kg；將土壤速效鉀含量70～130 mg·kg-1定為中，要達(dá)到常規(guī)施肥85%～95%的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施鉀肥2.5～5.0 kg；將土壤鉀含量>130 mg·kg-1定為高，要達(dá)到常規(guī)施肥95%以上的相對(duì)產(chǎn)量, 每667 m2需施鉀肥0～2.5 kg。