韓　上，武　際*，胡現榮，吳新民，胡　鵬，郭熙盛，錢曉華，夏偉光

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安徽省油菜鉀肥施用效果及土壤速效鉀豐缺指標研究①

韓上1，2，武際1，2*，胡現榮3，吳新民4，胡鵬5，郭熙盛1，2，錢曉華6，夏偉光7，8

（1 安徽省農業(yè)科學院土壤肥料研究所，合肥230031；2 安徽養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境省級實驗室，合肥230031；3 安徽省當涂縣農業(yè)技術推廣中心，安徽當涂243100；4 黃山市農業(yè)技術推廣中心，安徽黃山242700；5 巢湖市農業(yè)技術推廣中心，合肥230031；6 安徽省土壤肥料總站，合肥230001；7 安徽農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，合肥230031；8 南京市耕地質量保護站，南京210036）

摘要：2005—2009連續(xù)4個年度在安徽省冬油菜生產區(qū)布置油菜鉀肥肥效試驗73個，研究施用鉀肥對油菜產量和經濟效益的影響；并通過建立油菜籽粒相對產量和土壤速效鉀含量的關系，確定土壤速效鉀豐缺指標。結果表明，油菜施用鉀肥具有明顯的增產效果，施鉀后油菜平均產量達2 558 kg/hm2，比不施鉀增產509 kg/hm2，增產率為28.1%。施鉀每公頃平均增收1 349元，67.1% 的試驗點產投比 ＞2.0，施鉀收益顯著。13.7% 的試驗點施鉀后增產不增收。以相對產量＜60%、60% ～ 75%、75% ～ 90%、90% ～ 95% 和 ＞95% 為標準，將土壤速效鉀分為“嚴重缺乏”、“缺乏”、“輕度缺乏”、“適宜”和“豐富”5個等級，處于各等級的土壤面積的比例分別為2.7%、17.8%、65.8%、6.8% 和6.8%，對應的豐缺指標分別為＜30、30 ～ 60、60 ～ 110、110 ～ 140和 ＞140 mg/kg。此研究建立的土壤速效鉀豐缺指標可為安徽省冬油菜的鉀肥管理提供依據。

關鍵詞：安徽；油菜；鉀肥效應；土壤速效鉀；豐缺指標

安徽省地處長江中下游，是我國重要的冬油菜主產區(qū)。2013年安徽省油菜種植面積和產量均僅次于湖南、湖北和四川，位居全國第4位［1］。與禾本科作物相比，油菜是需鉀量較大的作物［2］。施鉀能夠提高油菜產量和抗性，促進油菜地上部對鉀素的吸收和積累［3-6］。但在當前我國鉀肥自給嚴重不足［7］，且鉀肥價格較高的環(huán)境下，過量施用鉀肥又會引起鉀肥利用率的降低進而影響到種植油菜的經濟效益［8］，甚至出現增產不增收的現象。

因而，根據土壤養(yǎng)分的測試結果和作物種類來科學施肥變得尤為必要。而判斷土壤養(yǎng)分豐缺狀況并提出對應推薦施肥量的前提是建立相應的土壤養(yǎng)分豐缺指標［9-10］。第二次全國土壤普查期間，全國土壤普查辦公室組織建立了針對當時生產力水平的土壤有效養(yǎng)分分級指標。但隨著高產新品種的推廣、土壤養(yǎng)分狀況的變化、作物產量及施肥量的提高和高產栽培技術的應用，原有的指標已經不能滿足當前生產的需要，新指標體系的建立勢在必行［11］。

關于油菜鉀肥施用效果和區(qū)域性的指標體系構建的研究近年來在各地相繼展開［12-18］，這些研究為油菜生產中合理施用鉀肥提供了一定依據，但用于指導安徽省油菜施肥時則存在針對性不強、區(qū)域差異等問題。本研究對近年來在安徽省冬油菜主產區(qū)進行的油菜施鉀田間肥效試驗進行了統(tǒng)計，旨在明確施用鉀肥的效果及其與土壤速效鉀含量的關系，建立適用于當前安徽省油菜生產的土壤速效鉀豐缺指標，以期為安徽省油菜科學施肥提供依據。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

2005—2009共4個年度在安徽省冬油菜生產區(qū)蕪湖、六安、合肥、馬鞍山、安慶、宣城和黃山布置田間試驗73個。供試點土壤均為水稻土，耕層 （0 ～20 cm） 土壤含有機質10.60 ～ 36.82 g/kg （平均22.58 g/kg）、全氮0.71 ～ 2.11 g/kg （平均1.39 g/kg）、速效磷1.90 ～34.00 mg/kg （平均 13.38 mg/kg）、速效鉀 26.00 ～206.00 mg/kg （平均80.33 mg/kg）、有效硼0.04 ～ 1.48 mg/kg（平均0.44 mg/kg）、pH 4.01 ～ 8.00 （平均5.62）。供試油菜品種均為當地推廣品種。油菜采用育苗移栽，前茬作物均為水稻。

1.2試驗設計

試驗設置施鉀 （+K） 和不施鉀 （CK） 兩個處理。各試驗點CK處理整個生育期養(yǎng)分施用量均為N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、硼砂15 kg/hm2；+K處理在CK基礎上增施K2O 120 kg/hm2，其他管理措施在油菜生育期內保持一致。每個處理3次重復，每重復20 m2，隨機區(qū)組排列。氮肥和鉀肥的60%、磷肥和硼砂的全部作基肥在油菜移栽時施用，越冬期追施氮肥和鉀肥的20%，抽薹前期追施氮肥和鉀肥的20%。供試肥料分別為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、氯化鉀（含K2O 60%）、硼砂（含B 12%）。

1.3測定項目及方法

各試驗點土壤樣品均在前茬作物收獲后、油菜基肥施用前采集。以小區(qū)為采樣單元，在試驗田塊內均勻布點5 ～ 10個，用不銹鋼土鉆取0 ～ 20 cm 土樣。土壤基本理化性質采用常規(guī)方法測定［19］，其中速效鉀含量用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法測定。在油菜成熟期，籽粒產量以各小區(qū)實收計產。

根據籽粒產量和土壤速效鉀含量的關系，建立土壤速效鉀豐缺指標。具體方法為以單個試驗點為單位計算相對產量，用獲得的相對產量與對應土壤速效鉀測定值做散點圖，選擇對數方程擬合相對產量與土壤速效鉀測定值之間的關系。

相對產量 = 不施鉀處理籽粒產量/施鉀處理籽粒產量 × 100%

對數方程為：y = aln（x） + b，式中 y 為相對產量（%），x 為土壤速效鉀測定值（mg/kg）。參照農業(yè)部《測土配方施肥技術規(guī)范》［20］、Cate 和 Nelson［21］、陳新平等［22］的標準和鄒娟等［14］對長江流域油菜的研究結果，結合安徽省油菜生產實際，把相對產量＜60%、60% ～ 75%、75% ～ 90%、90% ～ 95% 和＞95% 的土壤速效鉀含量依次定義為“嚴重缺乏”、“缺乏”、“輕度缺乏”、“適宜”和“豐富”，以此確定土壤速效鉀豐缺指標。

用Excel 2003進行數據分析和圖表處理。

2　結果與分析

2.1油菜鉀肥施用效果

由表1可知，在氮磷硼肥配合施用的基礎上，增施鉀肥后油菜明顯增產。73個試驗點油菜籽粒產量均以施鉀處理較高。施鉀處理較不施鉀處理平均增產509 kg/hm2，增產率達28.1%。但不同試驗點間增產量、增產率變異較大，最大增產量是最小增產量的43倍，最高增產率也比最低增產率高80倍。對施鉀的經濟效益進行分析，73個試驗點施用鉀肥后平均利潤為1 349元/hm2，產投比達3.8，但也有試驗點利潤為負值，最多虧損達334元/hm2。說明整體上油菜施用鉀肥后能增加收益，但也有試驗點出現增產不增收的現象。

表1　施用鉀肥對油菜籽粒產量和經濟效益的影響Table 1　Effect of K application on seed yield and economic benefit of rapeseed

對油菜施用鉀肥的效果進行進一步分析（表2），增產量分布比較均勻，在各分級內均有一定分布。增產率主要分布在5% ～ 35% 之間，占到了總比例的68.5%。施磷后利潤超過1 000元/hm2的試驗點占到了54.7%，超過半數試驗點施鉀都能獲得較高收益。但有10個試驗點施鉀并未獲得利潤，占總試驗點數的13.7%。對增產不增收的10個試驗點的土壤速效鉀含量進行統(tǒng)計，均值達到了137.5 mg/kg。推測增產不增收的主要原因是土壤速效鉀背景值較高導致的施鉀增產效果不明顯且鉀肥價格較高。以產投比為2.0判斷經濟收益是否顯著［22］，本研究條件下67.1%的試驗點產投比＞2.0，施用鉀肥經濟收益顯著?？偟膩碚f，油菜施用鉀肥能增加收益，但對于土壤速效鉀含量較高的田塊則存在增產不增收的現象。

表2　油菜施用鉀肥效果分布比例Table 2　Frequency distributions of stimulation effect of K application on rapeseed

2.2土壤速效鉀豐缺指標建立及評價

根據相對產量 （y） 和土壤速效鉀含量 （x） 的相關性分析，建立了相應的對數方程 y = 23.402ln（x）-20.504 （r = 0.681 3**，n = 73），確定了土壤速效鉀的臨界指標。結果顯示 （圖1），相對產量和土壤速效鉀含量間呈極顯著正相關。以相對產量60%、75%、90% 和95% 計算土壤速效鉀的臨界指標，根據方程得到土壤速效鉀“嚴重缺乏”的范圍為＜30 mg/kg（為方便推廣應用，將臨界指標定為實際計算值最接近的 5的倍數值），“缺乏”的為30 ～ 60 mg/kg，“輕度缺乏”的為60 ～ 110 mg/kg，“適宜”的為110 ～ 140 mg/kg，“豐富”的為＞140 mg/kg。

根據建立的臨界指標，統(tǒng)計73個試驗點的土壤速效鉀豐缺狀況 （表3）。結果顯示，土壤速效鉀含量處于“嚴重缺乏”等級的試驗點只有2個，占總試驗點的比例不到3%。大部分試驗點土壤速效鉀含量處于“輕度缺乏”和“缺乏”的范圍，占總比例的83.6%。說明當前安徽冬油菜主產區(qū)土壤速效鉀沒有出現大面積嚴重缺乏的現象，但土壤缺鉀的形勢仍不容樂觀。對于處于“適宜”和“豐富”等級的13.6% 的試驗點，考慮我國鉀礦資源缺乏和鉀肥價格較高的現狀，可適當減少鉀肥施用量。同時，隨著土壤速效鉀含量的增加，施鉀的增產率和產投比隨之減小，表明土壤速效鉀含量越低，施用鉀肥后增產增收效果越好。

圖1　油菜相對產量與土壤速效鉀之間的關系Fig. 1　The relationship between relative rapeseed yield and soil available K content

表3　安徽省油菜產區(qū)土壤速效鉀豐缺指標及豐缺狀況評價Table 3　Evaluation on abundance and deficiency indices and status of soil available potassium for rapeseed in Anhui Province

3　討論

土壤養(yǎng)分豐缺指標法是經典的確定推薦肥料用量的方法，但當前對土壤養(yǎng)分豐缺指標的確定方法并無統(tǒng)一規(guī)定。農業(yè)部在《測土配方施肥技術規(guī)范（2011 年修訂版）》中以相對產量的高低來描述土壤各養(yǎng)分的豐缺狀況，其中將相對產量＜60% 劃分為低、60% ～ 75% 為較低、75% ～ 90% 為中、90% ～ 95% 為較高、＞95% 為高，以此確定適用于某一區(qū)域、某種作物的土壤養(yǎng)分豐缺指標［20］。根據此規(guī)范和前人劃分標準，結合安徽省油菜生產實際和本研究測定數據，筆者把相對產量＜60% 的速效鉀測定值定為“嚴重缺乏”，60% ～ 75% 為“缺乏”、75% ～ 90% 為“輕度缺乏”、90% ～ 95% 為“適宜”、＞95% 為“豐富”，以此確定土壤速效鉀豐缺指標。

第二次全國土壤普查將土壤速效鉀從低到高分為 ＜30、30 ～ 50、50 ～ 100、100 ～ 150、150 ～ 200 和＞200 mg/kg，分別對應很低、低、中、高、很高和極高 6 個等級［23］。本研究豐缺指標與第二次土壤普查數據相比，“很低”等級速效鉀含量變化幅度不大，“低”和“中”等級平均上升約10 mg/kg，高等級卻大幅度下降，黃億等［15］也得到類似結論。這可能與油菜高產新品種的推廣應用、生產力水平的提高和油菜單產較 20 年前顯著提升有關。總的來說，第二次全國土壤普查時劃定的土壤速效鉀豐缺指標與本項目所制定的標準相差較大，已經不適合指導當前安徽省油菜生產。建立區(qū)域性的、與當前油菜品種和栽培技術相匹配的土壤養(yǎng)分分級標準勢在必行。本研究在總結多年多點試驗數據的基礎上，建立了安徽省油菜生產區(qū)土壤速效鉀豐缺指標，為安徽省油菜測土推薦施肥提供了依據，能較好指導安徽油菜生產中鉀肥施用。

鄒娟［24］研究了長江流域冬油菜區(qū)土壤有效養(yǎng)分豐缺指標，在與本項目相同的分級標準下，得出的土壤速效鉀各指標范圍分別為＜25、25 ～ 60、60 ～ 135、135 ～ 180 和＞180 mg/kg。本研究建立的各級指標與鄒娟的研究結果相比，在“嚴重缺乏”和“缺乏”等級的數值接近，但在“輕度缺乏”及以上等級的數值則明顯較小，其中“豐富”等級降低了約 40 mg/kg。

因各研究確定豐缺指標的標準不盡相同，為便于比較，以相對產量 90% 為標準定義土壤速效鉀臨界值。以此標準，安徽省油菜生產區(qū)土壤速效鉀的臨界值為 110 mg/kg，低于四川中部丘陵油菜種植區(qū)土壤速效鉀的臨界值 120 mg/kg［15］，略高于湖南油菜主產區(qū)的 106 mg/kg［12］。同時川中丘陵區(qū)以相對產量＞95% 建立的土壤速效鉀指標為＞240 mg/kg，遠高于長江流域均值和安徽省數值。上述研究均集中在長江流域冬油菜主產區(qū)，但得出的各級豐缺指標卻不盡相同，有些等級的數值還差異較大。這可能與長江流域上、中、下游各油菜產區(qū)氣候條件差異較大，各區(qū)域土壤類型不盡相同有關；同時，安徽省油菜產區(qū)土壤速效鉀平均含量為 80.3 mg/kg，與長江中游平均值91.5 mg/kg 相比［13］，低了10.2 mg/kg，而安徽省油菜單產并未下降。這也可能是安徽省建立的土壤速效鉀豐缺指標在高等級時低于其他區(qū)域的原因。綜上所述，只有根據各區(qū)域特點，建立區(qū)域性的土壤速效鉀豐缺指標才能更精確地指導區(qū)域內油菜種植區(qū)的鉀肥施用。在當前我國鉀肥自給率不足、鉀肥價格偏高的環(huán)境下，本研究在提高鉀肥利用率方面具有重要現實意義。

本研究根據大量田間試驗數據建立了安徽省冬油菜產區(qū)的土壤速效鉀豐缺指標，但各級指標下對應的推薦施肥量還尚未確定，有針對性的推薦施肥也有待進一步研究。

4　結論

1） 在氮磷硼肥配合施用的條件下，安徽省冬油菜產區(qū)施用鉀肥具有明顯的增產效果；部分土壤速效鉀背景值較高的試驗點存在增產不增收現象，但整體上施鉀收益明顯。油菜施鉀后的平均產量為2 558 kg/hm2；增產量為509 kg/hm2；增產率為28.1%；每公頃增收1 349元，有67.1%的試驗點產投比＞2.0施鉀收益顯著。

2） 根據油菜相對產量（y）和土壤速效鉀含量（x）的關系，本研究擬合了相應的對數方程y = 23.402ln（x）-20.504 （r = 0.681 3**，n = 73），確定了土壤速效鉀豐缺的臨界指標。其中，“嚴重缺乏”、“缺乏”、“輕度缺乏”、“適宜”和“豐富”的等級分別為＜30、30 ～60、60 ～ 110、110 ～ 140和＞140 mg/kg。根據上述標準，當前安徽省油菜產區(qū)土壤鉀素相對缺乏面積達86%，在生產中應重視施用鉀肥和尋找其替代物料；但對于處于“適宜”和“豐富”的14% 的土壤，需要減少鉀肥施用量。

致謝：本研究得到了安徽省測土配方施肥項目的大力支持，謹此致謝。

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Study on the Effect of Potassium Fertilizer and Abundance and Deficiency Indices of Soil Available Potassium on Rapeseed in Anhui Province

HAN Shang1，2， WU Ji1，2*， HU Xianrong3， WU Xinmin4， HU Peng5， GUO Xisheng1，2，

QIAN Xiaohua6， XIA Weiguang7，8
（1 Soil and Fertilizer Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei230031， China； 2 Anhui Provincial Key Laboratory of Nutrient Recycling， Resources & Environment， Hefei230031， China； 3 The Agricultural Technology Extension Center of Dangtu Country， Dangtu， Anhui243100， China； 4 The Agricultural Technology Extension Center of Huangshan City，Huangshan， Anhui242700， China； 5 The Agricultural Technology Extension Center of Chaohu City， Hefei230031， China；6 Soil and Fertilizer Station of Anhui Province， Hefei230001， China； 7 College of Resource and Environment， Anhui Agricultural
University， Hefei230031， China； 8 Nanjing Protection Station of Cultivated Land Quality， Nanjing210036， China）

Abstract：73 field trials of potassium fertilizer （K） application on winter rapeseed were conducted in rapeseed production regions of Anhui Province during 2005 to 2009 to study the effect of K application on rapeseed yield and profit. The abundance and deficiency indices of soil available potassium were determined based on the relationship between rapeseed relative yield and soil available potassium. The results showed that K application significantly increased rapeseed yield compared with control treatment. The average values of rapeseed yield， and increment and increase rate of the yield were 2 558 kg/hm2， 509 kg/hm2and 28.1%， respectively. The net profit was 1 349 Yuan/hm2with K application and the value cost ratios were higher than 2.0 at 67.1% of the field trails. While at 13.7% of the field trails， rapeseed yield increased by K application， but farmers' income was not increased. The rapeseed yields of the K application treatment were compared with that of control to obtain the relative yields， then the relative yields of ＜60%， 60% - 75%， 75% - 90% and ＞95% were selected to establish the abundance and deficiency indices for soil available potassium. The land areas of extreme deficiency， deficiency， slight deficiency， optimum and abundance indices of K occupied 2.7%， 17.8%， 65.8%， 6.8% and 6.8% of total area for winter rapeseed in the province. The extreme deficiency，deficiency， slight deficiency， optimum and abundance indices for soil available potassium were ＜30， 30 - 60， 60 - 110， 110 -140 and ＞140 mg/kg， respectively. The soil available potassium critical indices can be used as guidance for potassium fertilization on winter rapeseed in Anhui Province.

Key words：Anhui； Rapeseed； Potassium fertilizer； Soil available potassium； Abundance and deficiency indices

中圖分類號：S565.4；S147.5

DOI：10.13758/j.cnki.tr.2016.02.009

基金項目：①國家“十一五”科技支撐計劃重點項目（2010BAD01B05）、公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項（201203013、201503122）、安徽省農業(yè)科學院學科建設項目（15A1011）和安徽省科技廳項目（1406c085025）資助。

* 通訊作者（wuji338@163.com）

作者簡介：韓上（1989—），男，河南信陽人，碩士，研究實習員，主要從事植物營養(yǎng)與作物施肥技術研究。E-mail： hs0059@126.com