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        右江河谷水稻施肥指標(biāo)體系建立初報

        2017-02-06 13:58:25于孟生宋漢勇文海環(huán)李秋原唐金菊
        廣西農(nóng)學(xué)報 2016年3期
        關(guān)鍵詞:水稻產(chǎn)量

        于孟生 宋漢勇 文海環(huán) 李秋原 唐金菊

        摘要:[目的]探討與土壤類型和養(yǎng)肥狀況相適宜的水稻施肥技術(shù),為右江河谷地區(qū)科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。[方法]通過分析土壤磷鉀養(yǎng)分含量測定值和作物相對產(chǎn)量之間的線性相關(guān)關(guān)系,確定養(yǎng)分豐缺指標(biāo)參數(shù);應(yīng)用方程擬合的方法,對所有“3414”試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別采用三元二次、一元二次和線性加平臺模型模擬計算得出最佳施肥量和最佳產(chǎn)量,然后根據(jù)散點(diǎn)圖趨勢和不同方程擬合的決定系數(shù)并結(jié)合專業(yè)背景知識得出產(chǎn)量、推薦施肥量和土壤測試值三者相關(guān)的檢索表。[內(nèi)容]對右江河谷地區(qū)水稻“3414”試驗(yàn)結(jié)果分析得到氮、磷、鉀推薦施肥指標(biāo)體系。[結(jié)果]土壤中氮、磷、鉀含量處于低水平時,氮、磷、鉀施用量分別為126kg/ha、75~90kg/ha、120~150kg/ha;氮、磷、鉀處于中級水平時,氮、磷、鉀(N、P2O5、K2O)施用量分別為126~132kg/ha、60~75kg/ha、90~105kg/ha;氮、磷、鉀處于高級水平時,氮、磷、鉀(N、P2O5、K2O)施用量分別為132~174kg/ha、45~60/ha、45~60kg/ha;氮、磷、鉀處于極高水平時,除氮肥施用174kg/ha外,磷、鉀肥均可少施或不施。[小結(jié)]通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析和計算,確立廣西右江河谷地區(qū)土壤磷、鉀養(yǎng)分含量豐缺指標(biāo),初步建立了該區(qū)的水稻氮磷鉀施肥指標(biāo)體系。但是由于管理和測產(chǎn)中的一些誤差難免會對結(jié)果有一定的影響,今后還應(yīng)在實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證和修訂推薦施肥參數(shù),以獲得更加完善的水稻施肥指標(biāo)體系。

        關(guān)鍵詞:3414試驗(yàn);相對產(chǎn)量;施肥指標(biāo);施肥量;水稻

        中圖分類號:S511.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-4374(2016)03-0004-04

        右江河谷地區(qū)位于我國西南部,廣西壯族自治區(qū)西部,屬珠江流域西江水系的右江上游,地處東經(jīng)106°7′-106°56′,北緯23°33′-24°18′之間,東西長130km,南北寬20km,包括百色市的右江區(qū)和田陽、田東、平果3個縣,土地總面積3713km2,耕地面積33600ha。該區(qū)全年氣候溫暖,熱量充足,雨量充沛,平均年降雨量1115mm,年平均氣溫在22.1℃左右,非常適宜水稻生長。而長期以來,該區(qū)水稻施肥以經(jīng)驗(yàn)為主,施肥結(jié)構(gòu)不合理現(xiàn)象嚴(yán)重,缺乏與當(dāng)?shù)赝寥李愋秃宛B(yǎng)肥狀況相適宜的施肥量。為使水稻施肥技術(shù)更趨于合理,文章通過對右江河谷地區(qū)水稻“3414”試驗(yàn)結(jié)果的分析,建立了與當(dāng)?shù)赝寥罈l件相適應(yīng)的施肥指標(biāo)體系,為右江河谷地區(qū)科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)設(shè)計

        試驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于廣西測土配方施肥項(xiàng)目2006~2008年田東、田陽和平果3縣的水稻“3414”完全實(shí)施實(shí)驗(yàn),共涉及平果縣的坡造、榜圩、太平、海城、鳳梧、四塘,田陽縣的田州、那坡、五村、坡洪、百育、頭塘和田東縣的印茶、平馬、林逢、祥周、思林、義圩等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的69個田間試驗(yàn)?!?414”試驗(yàn)設(shè)計見表1。

        1.2 分析方法

        1.2.1 土壤磷鉀豐缺指標(biāo)的建立通過分析土壤磷鉀養(yǎng)分含量測定值和作物相對產(chǎn)量之間的線性相關(guān)關(guān)系,確定養(yǎng)分豐缺指標(biāo)參數(shù),即將每個試驗(yàn)點(diǎn)的土壤養(yǎng)分測定值設(shè)為x,相對產(chǎn)量設(shè)為y,擬合曲線y=a+b(lgx),將相對產(chǎn)量的50%、75%、90%、95%代入方程求出相應(yīng)相對產(chǎn)量y對應(yīng)的土壤含量x。根據(jù)相對產(chǎn)量將土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)分級:低于50%為極低,50%-75%為低,75%-90%為中,90%-95%為高,大于95%為極高。

        1.2.2 推薦施肥量的計算對所有“3414”試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別采用三元二次、一元二次和線性加平臺模型模擬計算得出最佳施肥量和最佳產(chǎn)量,然后根據(jù)散點(diǎn)圖趨勢和不同方程擬合的決定系數(shù)并結(jié)合專業(yè)背景知識得出產(chǎn)量、推薦施肥量和土壤測試值三者相關(guān)的檢索表。

        三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程為:

        Y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x1x2+b5x1x3+b6x2x3+67x12+b8x22+b9x32

        式中x1、x2、x3物分別代表N、P2O5、K2O肥料用量。如上述方程擬合成功(二次項(xiàng)系數(shù)全為負(fù),一次項(xiàng)系數(shù)全為正,F(xiàn)檢驗(yàn)顯著),根據(jù)邊際收益等于邊際成本,dy/dx=px/py原則計算經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量,分別以x1、x2、x3為變量,對方程兩邊求導(dǎo),得到下列方程組:

        式中,Px1、Px2、Px3和Py分別代表N、P2O5、K2O肥料用量和水稻的價格。將方程系數(shù)b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9的值和肥料價格分別代人上述方程組求解可得最佳N、P2O5、K2O用量。

        一元二次方程為:

        Y=a+bx+cx2

        式中Y為水稻產(chǎn)量(kg/ha),x為肥料用量(kg/ha),a為截距,b為回歸系數(shù)。選用處理2、3、6、11的產(chǎn)量結(jié)果來擬合計算氮肥的推薦用量,處理4、5、6、7的產(chǎn)量結(jié)果來擬合計算磷肥的推薦用量,處理6、8、9、10的產(chǎn)量結(jié)果來擬合計算鉀肥的推薦用量,根據(jù)邊際效益等于邊際成本原理來計算最佳施肥量。

        線性加平臺的方程為:

        式中Y為水稻產(chǎn)量(kg/ha);x為肥料用量(kg/ha);a為截距;b為回歸系數(shù);c為直線與平臺的焦點(diǎn)橫坐標(biāo)值,即最佳施肥量;p為平臺產(chǎn)量(kg/ha),即最佳產(chǎn)量。

        將特定土壤養(yǎng)分含量作為排序關(guān)鍵字將檢索表排序比對,按之前已建立的肥力分級指標(biāo)進(jìn)行分級匯總統(tǒng)計確定在特定養(yǎng)分分級下的最佳推薦施肥量的區(qū)間。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 土壤有效磷鉀豐缺指標(biāo)的確定

        根據(jù)水稻缺磷處理(處理4)和全磷處理(處理6)算出的相對產(chǎn)量與土壤有效磷含量作散點(diǎn)回歸分析,得出回歸方程:

        Y=22.7291nx+22.507(R2=0.6065*)

        土壤有效磷含量與缺磷處理的水稻相對產(chǎn)量相關(guān)性達(dá)到顯著水平。將相對產(chǎn)量50%、75%、90%、95%分別代入方程,求得對應(yīng)土壤有效磷豐缺指標(biāo)區(qū)間分界值分別為3.91mg/kg、10.15mg/kg、20.33mg/kg和25.62mg/kg(見圖1)。

        同理可得到土壤速效鉀回歸方程:

        Y=16.32lnx+13.469(R2=0.675*)

        根據(jù)方程計算得到缺鉀區(qū)水稻相對產(chǎn)量50%、75%、90%和95%對應(yīng)的土壤速效鉀含量分別為8.56mg/kg、41.46mg/kg、106.88mg/kg和146.54mg/kg(見圖2)。

        由于水稻<50%的相對產(chǎn)量對應(yīng)的土壤磷、鉀值沒有,函數(shù)計算值為方程外推值,誤差較大沒有實(shí)際指導(dǎo)意義。因此本研究將土壤有效磷的指標(biāo)分為4級,即水稻相對產(chǎn)量≤75%(有效磷≤10.15mg/kg),75%-90%(有效磷在10.15mg/kg-20.33mg/kg之間),90%至95%(有效磷在20.33mg/kg-25.62mg,kg之間),>95%(有效磷>25.62mg/kg)。鉀的分級指標(biāo)也分為4級,即水稻相對產(chǎn)量≤75%(速效鉀≤41.46mg,kg),75%-90%(速效鉀在41.46mg/kg~106.88mg/kg之間),90%至95%(速效鉀在106.88mg/kg-146.54mg/kg之間),>95%(速效鉀>146.54mg/kg)。

        2.2 施肥指標(biāo)體系的建立

        2.2.1 磷、鉀肥推薦施肥指標(biāo)的建立對廣西右江河谷地區(qū)所有“3414”試驗(yàn)點(diǎn)依次進(jìn)行三元二次、一元二次和線性加平臺方程擬合,統(tǒng)計方程擬合所得推薦施磷量數(shù)見表2。最后以磷肥當(dāng)季效應(yīng)為主,綜合考慮養(yǎng)分收支平衡和土壤磷肥的長期影響和磷肥恒量監(jiān)控的思路,給出不同土壤有效磷等級下的磷肥推薦量。

        同理可得鉀肥推薦施肥指標(biāo)(表3)。

        2.2.2 氮肥推薦施肥指標(biāo)體系的建立 氮肥推薦施肥指標(biāo)采用目標(biāo)產(chǎn)量法計算。目標(biāo)產(chǎn)量的確定主要基于地力調(diào)查生產(chǎn)潛能評價結(jié)果,對沒有地力調(diào)查結(jié)果的以前三年平均產(chǎn)量提高10%左右。根據(jù)近年來右江河谷地區(qū)氮肥試驗(yàn)結(jié)果,水稻目標(biāo)產(chǎn)量分別設(shè)定為>8250kg/ha,7500~8250kg/ha,6750~7500kg/ha、<6750kg/ha。

        根據(jù)高、中、低不同肥力水平試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)確定不同肥力水平水稻無氮區(qū)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量分別為6750kg/ha、6000kg/ha和5250kg/ha。通過對試驗(yàn)點(diǎn)植株化驗(yàn)得出對應(yīng)級別的吸氮量分別為1.8kg/100kg籽粒、1.7kg/100kg籽粒和1.6kg,100kg籽粒,對應(yīng)級別無氮區(qū)土壤吸氮量分別為121.5kg、102kg和84kg。全肥區(qū)的吸氮量分別為2.0kg/100kg籽粒、1.8kg/100kg籽粒、1.7kg/100kg,籽粒,對應(yīng)的需氮量分別為165kg、135kg和115.5kg。

        計算得到右江河谷地區(qū)水稻氮肥利用率的25%~35%,考慮到實(shí)際推廣過程可能有一定的偏差,為提高推薦施肥的準(zhǔn)確度,將氮肥當(dāng)季利用率調(diào)整到可能實(shí)現(xiàn)的低限,即25%。

        根據(jù)斯坦福公式:

        作物需氮量=(目標(biāo)產(chǎn)量×施肥區(qū)百公斤吸氮量~無氮基礎(chǔ)地力產(chǎn)量×無氮區(qū)百公斤吸氮量)/氮肥當(dāng)季利用率

        求得水稻單產(chǎn)8250kg/ha時需氮量為(165kg~121.5kg)/25%=174kg。同理可求得7500kg/ha和6750kg,ha時對應(yīng)的土壤總氮需要量分別為132kg和126kg。最后得到不同產(chǎn)量區(qū)間土壤氮肥的推薦施肥指標(biāo)(見表4)。

        3 小結(jié)

        本研究對當(dāng)前廣西右江河谷地區(qū)水稻試驗(yàn)點(diǎn)的土壤有效養(yǎng)分進(jìn)行了分析,大部分試驗(yàn)點(diǎn)土壤有效磷含量集中在10-30mg/kg,占總數(shù)的72%,含量大于30mg/kg的占28%,低于10mg/kg的點(diǎn)沒有;土壤速效鉀含量低于50mg,kg的試驗(yàn)點(diǎn)只占4%,在50~100mg/kg之間的占32%,大于100mg/kg的占64%。因此考慮到右江河谷地區(qū)土壤有效磷和速效鉀豐缺指標(biāo)劃分的實(shí)用性,應(yīng)該弱化極低等級的肥力水平劃分,將極低和低等級合二為一。

        隨著作物品種不斷的增加,不同年代土壤的肥力指標(biāo)也發(fā)生變化。第二次土壤普查時,周清湘、黃紹富等同將廣西土壤有效磷劃分為4級,≤3.0mg,kg為低,3.1~5.0mg/kg為中級,5.1~10.0mg,kg為高級,>10.0mg/kg為極高;將廣西土壤速效鉀也劃分為4級,分別是≤30mg/kg為低,31~50mg/kg為中,51~100mg/kg為高,>100mg/kg為極高。與過去建立的舊指標(biāo)體系相比而言,現(xiàn)在建立的新指標(biāo)體系分級區(qū)間已經(jīng)大范圍的朝高含量方向偏移。造成這一現(xiàn)狀的主要原因有可能是當(dāng)前作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量大幅度提高導(dǎo)致作物磷素需求量增加。

        文章通過田間施肥量調(diào)查、土壤養(yǎng)分測試和“3414”田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析和計算,確立廣西右江河谷地區(qū)土壤磷、鉀養(yǎng)分含量豐缺指標(biāo),初步建立了右江河谷地區(qū)的水稻氮磷鉀施肥指標(biāo)體系。但是由于管理和測產(chǎn)中的一些誤差難免會對結(jié)果有一定的影響,為更好地指導(dǎo)農(nóng)民施肥,為其提供更科學(xué)合理的理論依據(jù),今后還應(yīng)在實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證和修訂推薦施肥參數(shù),以獲得更加完善的水稻施肥指標(biāo)體系。

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