韓軍　閆童　張磊

摘要：

為建立魯南地區(qū)水稻土壤養(yǎng)分豐缺和推薦指標(biāo)施肥體系，2006-2015年在臨沂市設(shè)置水稻“3414”試驗(yàn)52個(gè)，利用土壤養(yǎng)分測(cè)定值和相對(duì)產(chǎn)量的關(guān)系建立水稻土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系。根據(jù)肥料效應(yīng)確定最佳施肥量和土壤養(yǎng)分的關(guān)系，建立氮、磷、鉀肥推薦施肥模型，初步構(gòu)建了魯南地區(qū)水稻推薦施肥指標(biāo)體系。結(jié)果表明，當(dāng)土壤堿解氮含量處于極高（>150.0 mg/kg）、高（>130.0～150.0 mg/kg）、中（>85.0～130.0 mg/kg）、低（≤85.0 mg/kg）等級(jí)時(shí)，氮肥推薦用量分別為160.0～172.9、>172.9～188.5、>188.5～235.3、>235.3～260.0 kg/hm2；當(dāng)土壤有效磷含量處于極高（>58.0 mg/kg）、高（>45.0～58.0 mg/kg）、中（>21.0～45.0 mg/kg）、低（≤21.0 mg/kg）等級(jí)時(shí)，磷肥推薦用量分別為65.0～71.9、>71.9～77.3、>77.3～93.5、>93.5～105.0 kg/hm2；當(dāng)土壤速效鉀含量處于極高（>152.0 mg/kg）、高（>133.0～152.0 mg/kg）、中（>87.0～133.0 mg/kg）、低（≤87.0 mg/kg）等級(jí)時(shí)，鉀肥推薦用量分別為100.0～106.9、>106.9～112.8、>112.8～130.0、>130.0～145.0 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：水稻；土壤養(yǎng)分；豐缺指標(biāo)；推薦施肥

中圖分類(lèi)號(hào)：S511.062+S158.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）08-0093-05

Abstract In order to set up the abundance and deficiency of soil nutrient and fertilization recommendation index system for rice in typical of south Shandong， 52 “3414” field experiments were conducted in Linyi City， Shandong Province from 2006 to 2015. The nutrient abundance and deficiency index system of rice soil was established according to the correlation between nutrient contents and relative yield. The correlation between the optimum fertilization rate and soil nutrients was verified according to fertilizer effects， then the fertilization models of nitrogen， phosphorus and potassium were also established， based on these， the fertilization recommendation index system was initially established. The results showed that the recommended dosage of nitrogen （N） was 160.0～172.9， >172.9～188.5， >188.5～235.3 and >235.3～260.0 kg/hm2 when the content of available N in soil was at extremely high level （>150.0 mg/kg）， high level （>130.0～150.0 mg/kg） ， moderate level （>85.0～130.0 mg/kg） and low level （≤85.0 mg/kg）， respectively. The recommended dosage of phosphorus （P2O5） was 65.0～71.9， >71.9～77.3， >77.3～93.5 and >93.5～105.0 kg/hm2 when the content of available P in soil was at extremely high level （>58.0 mg/kg）， high level （>45.0～58.0 mg/kg）， moderate level （>21.0～45.0 mg/kg） and low level （≤21.0 mg/kg）， respectively. The recommended dosage of potassium （K2O） was 100～106.9， >106.9～112.8， >112.8～130.0 and >130.0～145.0 kg/hm2 when the content of available K was at extremely high level （>152.0 mg/kg）， high level （>133.0～152.0 mg/kg）， moderate level （>87.0～133.0 mg/kg） and low level （≤87.0 mg/kg）， respectively.

KeywordsRice； Soil nutrients； Abundance and deficiency index； Fertilization recommendation

20世紀(jì)40年代，勃萊等認(rèn)為農(nóng)作物的養(yǎng)分吸收量或者作物產(chǎn)量與土壤中有效礦物質(zhì)的測(cè)試值之間有很好的關(guān)聯(lián)，而且可以通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬[1]。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)土壤養(yǎng)分與作物產(chǎn)量之間的關(guān)系進(jìn)行了大量研究探索，提出了具有創(chuàng)造性意義的各種技術(shù)[2-5]。土壤肥力指標(biāo)法是目前國(guó)際上最通用的推薦施肥方法， 也是當(dāng)前全國(guó)測(cè)土配方施肥工作中主推的施肥方法之一。隨著測(cè)土配方施肥項(xiàng)目實(shí)施，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用“3414”試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)不同作物土壤養(yǎng)分豐缺狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并提出了新的施肥推薦[6-9]。

水稻是中國(guó)主要糧食作物，播種面積占糧食播種面積的27%，產(chǎn)量占糧食產(chǎn)量的40%。相比小麥、玉米等作物，水稻因過(guò)量施肥造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化、飲用水安全等問(wèn)題更為突出。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用“3414”試驗(yàn)分別建立了黑龍江流域[10]、長(zhǎng)江流域[11]、華南地區(qū)[12]等不同生態(tài)區(qū)域水稻土壤養(yǎng)分豐缺和推薦施肥指標(biāo)體系，為當(dāng)?shù)販y(cè)土配方施肥技術(shù)推廣提供了科學(xué)依據(jù)。但有關(guān)魯南地區(qū)水稻土壤養(yǎng)分豐缺和推薦施肥的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，而2007年張福鎖等在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，全國(guó)主要稻區(qū)山東省水稻施氮量最高[13]，氮肥用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前產(chǎn)量水平需氮量。由于氣候條件、作物品種、耕作習(xí)慣、土壤狀況等與長(zhǎng)江流域、黑龍江流域及華南地區(qū)存在巨大差異，其施肥模型借鑒意義不強(qiáng)。因此迫切需要建立一套符合本區(qū)域水稻生產(chǎn)的土壤養(yǎng)分豐缺和推薦施肥體系，以指導(dǎo)水稻合理施肥。2006-2015年筆者在臨沂市設(shè)置水稻“3414”試驗(yàn)52個(gè)，以期建立魯南地區(qū)水稻土壤養(yǎng)分豐缺和推薦施肥指標(biāo)體系，為魯南地區(qū)測(cè)土配方施肥技術(shù)推廣提供參考。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

魯南地區(qū)是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，臨沂市是魯南地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)大市，是全國(guó)重要的糧、油、瓜、菜、果、林等商品生產(chǎn)基地。其氣候四季分明，雨熱同步，年均降水量818 mm，平均氣溫13.3℃，日照時(shí)數(shù)為2 357.5 h，年有效積溫4 422.4℃，無(wú)霜期平均202 d，屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)半濕潤(rùn)大陸性氣候。臨沂市水系發(fā)達(dá)，有大小河流1 800余條，呈脈狀分布，農(nóng)田水利工程設(shè)施完備。境內(nèi)郯臨蒼平原地勢(shì)平坦，土壤肥沃。優(yōu)越的自然條件和完備的農(nóng)田水利設(shè)施為水稻生產(chǎn)提供了有利條件。臨沂市“塘堰貢米”風(fēng)味獨(dú)特，品質(zhì)優(yōu)良，自唐代就有作為貢米的歷史記載。

1.2試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2006年6月-2015年10月在山東省臨沂市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、河?xùn)|區(qū)、羅莊區(qū)及郯城縣進(jìn)行，共設(shè)置52個(gè)肥料試驗(yàn)，土壤類(lèi)型為水稻土。供試水稻品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N臨稻15號(hào)。 試驗(yàn)用肥料為尿素（N，46%）、氯化鉀（K2O，60%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5，12%）和磷酸二銨（N，18%；P2O5，46%）。各試驗(yàn)點(diǎn)土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)測(cè)定[14]，其土壤基本養(yǎng)分含量見(jiàn)表1。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用“3414”完全設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)14個(gè)處理，氮肥（N）0、1、2、3水平分別為0、111.8、233.5、335.3 kg/hm2；磷肥（P2O5）0、1、2、3水平分別為0、33.8、67.5、101.3 kg/hm2；鉀肥（K2O）0、1、2、3水平分別為0、63.8、127.5、191.3 kg/hm2。小區(qū)面積為6 m×6 m=36 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，不設(shè)重復(fù)。氮肥50%作基肥，50%作追肥。磷、鉀肥全部用作基肥。追肥于返青期、拔節(jié)孕穗期適時(shí)進(jìn)行。各小區(qū)單獨(dú)排灌，小區(qū)之間田埂用塑料薄膜覆蓋防止肥水滲透，統(tǒng)一田間管理。水稻成熟后小區(qū)單收稱(chēng)重。

1.4數(shù)據(jù)處理

1.4.1土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)制定方法參照文獻(xiàn)[5]的方法。利用Microsoft Excel軟件，以各試驗(yàn)點(diǎn)基礎(chǔ)土樣速效養(yǎng)分測(cè)定值x（mg/kg）為橫坐標(biāo)，以其相應(yīng)的相對(duì)產(chǎn)量y （%）為縱坐標(biāo)，繪制散點(diǎn)圖，以“對(duì)數(shù)”類(lèi)型獲得相對(duì)產(chǎn)量與對(duì)應(yīng)土壤養(yǎng)分測(cè)試值之間的數(shù)學(xué)函數(shù)，并繪出趨勢(shì)線[7，8]。因試驗(yàn)中沒(méi)有相對(duì)產(chǎn)量小于50%的數(shù)據(jù)，因此筆者按照≤75%為低，>75%～90%為中等，>90%～95%為高，>95%為極高，將養(yǎng)分分級(jí)定為4級(jí)[6]，將以上各臨界值作為y值代入回歸方程中確定出養(yǎng)分分級(jí)的臨界值，根據(jù)這些臨界值劃分土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。

1.4.2推薦施肥量的計(jì)算方法在建立土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)量和施肥量的函數(shù)關(guān)系求出最佳施肥量，建立最佳施肥量與養(yǎng)分測(cè)定值的函數(shù)關(guān)系式[6]。由于三元二次方程的擬合成功率較低，所以本研究利用N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2 、N3P2K2進(jìn)行一元二次回歸分析，分析得出一元二次效應(yīng)方程：y=ax2+bx+c。再對(duì)回歸方程x求導(dǎo)，等于零，得出最大氮肥施肥量（x=-b/2a）及最佳氮肥施肥量[x=（養(yǎng)分價(jià)格/作物價(jià)格-b）/2a]。磷、鉀最佳施肥量計(jì)算同上。

1.4.3計(jì)算公式缺氮相對(duì)產(chǎn)量（%）=100×缺素區(qū)（N0P2K2）產(chǎn)量/全肥區(qū)（N2P2K2）產(chǎn)量；缺磷相對(duì)產(chǎn)量（%）=100×缺素區(qū)（N2P0K2）產(chǎn)量/全肥區(qū)（N2P2K2）產(chǎn)量；缺鉀相對(duì)產(chǎn)量（%）=100×缺素區(qū)（N2P2K0）產(chǎn)量/全肥區(qū)（N2P2K2）產(chǎn)量[15] 。

2結(jié)果與分析

2.1土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的建立

以“對(duì)數(shù)”類(lèi)型建立水稻相對(duì)產(chǎn)量與對(duì)應(yīng)土壤養(yǎng)分測(cè)試值之間的回歸曲線，得出兩者之間的回歸方程。土壤堿解氮和相對(duì)產(chǎn)量的回歸方程為：y=34.832lnx - 79.618（R2=0.4956**），相關(guān)性達(dá)到極顯著水平；土壤有效磷和相對(duì)產(chǎn)量的回歸方程為：y=19.938lnx+14.068（R2=0.6654**），相關(guān)性達(dá)到極顯著水平；土壤速效鉀和相對(duì)產(chǎn)量的回歸方程為：y=35.935lnx-85.618（R2=0.7028**），相關(guān)性達(dá)到極顯著水平（如圖1）。用相對(duì)產(chǎn)量75%、90%和95%分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)土壤養(yǎng)分含量，即得到水稻土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，分極高（相對(duì)產(chǎn)量>95%）、高（相對(duì)產(chǎn)量>90%～95%）、中（相對(duì)產(chǎn)量>75%～90%）、低（相對(duì)產(chǎn)量≤75%）4個(gè)等級(jí)，即：土壤堿解氮極

2.2推薦施肥指標(biāo)的建立

豐缺指標(biāo)體系法是目前國(guó)際上普遍采用的推薦施肥方法，也是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)部主要提倡的配方設(shè)計(jì)方法。此法在建立土壤豐缺指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)量和施肥量的函數(shù)關(guān)系求出最佳施肥量，建立最佳施肥量與養(yǎng)分測(cè)定值的函數(shù)關(guān)系式[7]。結(jié)果表明，試驗(yàn)區(qū)最佳施肥量和土壤有效養(yǎng)分含量均成負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性達(dá)顯著水平（見(jiàn)圖2），將土壤養(yǎng)分豐缺臨界值代入方程，即可計(jì)算出該養(yǎng)分豐缺水平下的推薦施肥臨界值。綜

3討論與結(jié)論

3.1確立了魯南地區(qū)水稻土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系

通過(guò)建立相對(duì)產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量的數(shù)學(xué)關(guān)系式確立了水稻土壤養(yǎng)分養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，分為極高、高、中、低4個(gè)等級(jí)。即：土壤堿解氮極高（>150.0 mg/kg）、高（>130.0～150.0 mg/kg）、中（>85.0～130.0 mg/kg）、低（≤85.0 mg/kg）；土壤有效磷極高（>58.0 mg/kg）、高（>45.0～58.0 mg/kg）、中（>21.0～45.0 mg/kg）、低（≤21.0 mg/kg）；土壤速效鉀（>152.0 mg/kg）、高（>133.0～152.0 mg/kg）、中（>87.0～133.0 mg/kg）、低（≤87.0 mg/kg）。

3.2建立了魯南地區(qū)水稻施肥推薦指標(biāo)體系

根據(jù)土壤養(yǎng)分的豐缺程度提出不同施肥量推薦。其中土壤堿解氮極高、高、中、低4個(gè)等級(jí)下氮肥（N）推薦量分別為160.0～172.9、>172.9～188.5、>188.5～235.3、>235.3～260.0 kg/hm2；土壤有效磷極高、高、中、低4個(gè)等級(jí)下磷肥（P2O5）推薦量分別為65.0～71.9、>71.9～77.3、>77.3～93.5、>93.5～105.0 kg/hm2；土壤速效鉀極高、高、中、低4個(gè)等級(jí)下鉀肥（K2O）推薦量分別為100.0～106.9、>106.9～112.8、>112.8～130.0、>130.0～145.0 kg/hm2。

3.3氮肥推薦施肥模型的選擇

采用土壤豐缺指標(biāo)法確定磷肥、鉀肥推薦用量被多數(shù)學(xué)者認(rèn)同，并廣泛應(yīng)用。而在氮肥推薦模型上，土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法并沒(méi)有得到一致的認(rèn)同[16-18]。毛偉等[11]利用地力差減法預(yù)測(cè)氮肥推薦量，建立了以目標(biāo)產(chǎn)量為基礎(chǔ)的推薦施肥模型。趙亮等[12]利用土壤全氮和產(chǎn)量之間的關(guān)系建立了土壤全氮豐缺指標(biāo)，并構(gòu)建了以土壤全氮為基礎(chǔ)的氮肥推薦模型。筆者采用土壤堿解氮和產(chǎn)量之間的關(guān)系建立了土壤堿解氮豐缺指標(biāo)，并構(gòu)建了以土壤堿解氮為基礎(chǔ)的氮肥推薦模型，擬合方程曲線相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著水平，與戢林等[19]研究結(jié)果一致。

3.4推薦施肥效果驗(yàn)證

2006年臨沂市農(nóng)戶(hù)施肥調(diào)查結(jié)果顯示[20]，臨沂市水稻氮肥施用量達(dá)到335.0 kg/hm2，磷肥用量為130.0 kg/hm2，鉀肥用量為100.0 kg/hm2。2006-2015年在建立指標(biāo)體系的過(guò)程中，筆者還進(jìn)行了大量的肥料校正試驗(yàn)。根據(jù)施肥模型推薦配方，大幅降低氮肥、磷肥用量，同時(shí)小幅提高鉀肥用量。前人試驗(yàn)結(jié)果表明，推薦配方能顯著降低肥料成本，提高肥料利用率，增加作物產(chǎn)量[21，22]，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了該技術(shù)體系的科學(xué)性和可行性。

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