孫洪仁，冮麗華，張吉萍，呂玉才，王應(yīng)海

（1.中國農(nóng)業(yè)大學草地研究所，北京 100193；2.中國薯網(wǎng)·內(nèi)蒙古金豆農(nóng)業(yè)科技有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020；3.凱風新農(nóng)（北京）科技有限公司，北京 100095；4.北京東方潤澤生態(tài)科技股份有限公司，北京 100086）

中國于20世紀80年代開始開展馬鈴薯土壤氮素豐缺指標與適宜施氮量研究[1]。30年來，許多研究文獻見諸學術(shù)刊物[1-14]。由于缺乏系統(tǒng)總結(jié)，許多問題不能得以明確回答，如30年來馬鈴薯土壤氮素豐缺指標與適宜施氮量是否已經(jīng)發(fā)生明顯變化；不同區(qū)域的馬鈴薯土壤氮素豐缺指標差異有多大；哪些自然區(qū)域的馬鈴薯土壤氮素豐缺指標已經(jīng)建立起來，是否存在空白區(qū)域；中國馬鈴薯土壤氮素豐缺級別分布狀況如何；采用的豐缺指標分級方案各不相同，如何進行比較；不同豐缺級別的土壤馬鈴薯適宜施氮量范圍等，不一而足。本研究擬對30年來的中國馬鈴薯土壤氮素豐缺指標與適宜施氮量研究進行系統(tǒng)總結(jié)，旨在對上述問題予以明確回答。

1 材料與方法

1.1 土壤養(yǎng)分豐缺指標

1.1.1 土壤養(yǎng)分含量與缺氮處理相對產(chǎn)量回歸方程

利用中國知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫資源，搜集中國各地開展的馬鈴薯土壤氮素豐缺指標研究文獻，從中提取土壤堿解氮（或全氮、有機質(zhì)）含量與缺氮處理相對產(chǎn)量回歸方程，以及堿解氮（或全氮、有機質(zhì)）含量和缺氮處理相對產(chǎn)量的范圍。

1.1.2 選取土壤養(yǎng)分豐缺分級方案

參考測土施肥土壤有效養(yǎng)分豐缺分級改良方案[15]，均等化各豐缺級別的缺素處理相對產(chǎn)量跨度為10%，旨在保障推薦施肥精準度，使相鄰級別之間的養(yǎng)分推薦施用量差距大體上控制在30～90 kg/hm2。做一點調(diào)整，將最高豐缺級別的缺素處理相對產(chǎn)量下限由95%調(diào)整為100%，旨在獲得高產(chǎn)和高收益。由于缺素處理相對產(chǎn)量低于50%出現(xiàn)的比例很低，因此將＜50%者歸并為一級，于是得到第1～7級的缺素處理相對產(chǎn)量范圍依次為≥100%，90%～100%，80%～90%，70%～80%，60%～70%，50%～60%和＜50%。

1.1.3 確定有效養(yǎng)分豐缺指標

將土壤有效養(yǎng)分豐缺分級方案中，第1～7級的缺素處理相對產(chǎn)量的起訖點數(shù)值100%，90%，80%，70%，60%和50%，分別代入土壤氮素含量與缺氮處理相對產(chǎn)量回歸方程，計算土壤氮素含量，所得數(shù)值即為第1～7級土壤氮素豐缺指標的起訖點。對于超出土壤氮素含量和缺氮處理相對產(chǎn)量試驗范圍的外推數(shù)據(jù)，高端和低端分別允許保留1個。

1.2 適宜施氮量

1.2.1 計算公式

采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量的新應(yīng)用公式[16]（式（1））和“土壤養(yǎng)分豐缺指標法”不同豐缺級別土壤適宜施肥量檢索表[17]，確定不同豐缺級別土壤的適宜施氮量。

式（1）中F為適宜施用養(yǎng)分量，A為目標產(chǎn)量作物移出養(yǎng)分量，R為缺素處理相對產(chǎn)量，E為養(yǎng)分當季利用率。

1.2.2 確定缺氮處理相對產(chǎn)量

選取各個豐缺級別的缺氮處理相對產(chǎn)量下限作為該級別的缺氮處理相對產(chǎn)量，第1～7級依次確定為100%，90%，80%，70%，60%，50%和40%。

1.2.3 確定目標產(chǎn)量

將全肥處理產(chǎn)量作為馬鈴薯目標產(chǎn)量。全國各地馬鈴薯目標產(chǎn)量差異很大，雨養(yǎng)農(nóng)田低者不足15 t/hm2，而灌溉農(nóng)田高者可達60 t/hm2以上。根據(jù)生產(chǎn)實踐需要，確定7個具體目標產(chǎn)量，分別為15.0，22.5，30.0，37.5，45.0，52.5和60.0t/hm2。

1.2.4 確定單位經(jīng)濟產(chǎn)量作物移出氮量

單位經(jīng)濟產(chǎn)量馬鈴薯移出氮量（N）存在差異，通常介于5～7kg/t，本研究確定為6kg/t[4,18-21]。

1.2.5 確定目標產(chǎn)量作物移出氮量

15.0，22.5，30.0，37.5，45.0，52.5和60.0 t/hm27個具體目標產(chǎn)量馬鈴薯移出氮量（N）依次為90，135，180，225，270，315和360kg/hm2。

1.2.6 確定氮肥當季利用率

中國馬鈴薯氮肥當季利用率差異較大，高者可達50%以上，低者不足30%。當前生產(chǎn)條件下，施肥制度相對合理時，氮肥當季利用率大體上在30%～50%。本研究設(shè)置30%，40%和50%3個氮肥當季利用率。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤氮素含量與缺氮處理相對產(chǎn)量回歸方程

如表1所示，搜集提取出5個省、市、自治區(qū)馬鈴薯土壤堿解氮和全氮含量與缺氮處理相對產(chǎn)量回歸方程的數(shù)量分別為9和6個，合計15個。

采用自然對數(shù)模型的回歸方程13個，采用自然指數(shù)者2個。樣本數(shù)量（試驗點數(shù)）10～14，15～20，21～30，31～40，41～70，71～100，101～200個和原文獻未注明的研究數(shù)量依次為3，0，5，1，0，3，1和2個。顯著水平達到極顯著（P＜0.01）、顯著（P＜0.05）和原文獻未注明的回歸方程數(shù)量分別為13，0和2個。決定系數(shù)≥0.5，＜0.5和原文獻未注明的回歸方程數(shù)量分別為8，3和4個。

表1 中國5個區(qū)域馬鈴薯土壤氮素含量與缺氮處理相對產(chǎn)量回歸方程Table 1 Regression equation between soil nitrogen content and relative yield of complete nutrients treatment except nitrogen for potato in five regions of China

堿解氮含量下限20～40，41～50，51～60，61～90mg/kg和原文獻未注明的研究數(shù)量依次為2，2，1，2和2個；上限121～130，131～160，161～200，201～300 mg/kg和原文獻未注明者依次為1，2，3，1和2個。

缺氮處理相對產(chǎn)量下限21%～29%，30%～39%，40%～49%，50%～59%，60%～69%和原文獻未注明的研究數(shù)量依次為1，0，5，0，2和7個；上限80%～89%，90%～99%，≥100%和原文獻未注明者分別為1，6，1和7個。

內(nèi)蒙古、福建和重慶3個省、市、自治區(qū)的馬鈴薯土壤氮素含量與缺氮處理相對產(chǎn)量回歸方程研究較多且系統(tǒng)，甘肅和陜西2省開展了一些市域和縣域研究，其他地區(qū)皆為空白。

2.2 土壤堿解氮和全氮豐缺指標

如表2所示，建立中國5個區(qū)域馬鈴薯土壤氮素豐缺指標15套，其中堿解氮9套、全氮6套。注明土壤堿解氮（或全氮）含量或缺氮處理相對產(chǎn)量的9項研究皆含外推數(shù)據(jù)，其中一端含有者4套，兩端含有者5套；低端不含者5套，高端不含者0套。不用外推數(shù)據(jù)，分級數(shù)量3，4，5和6個分別為1，2，2和4套，第1～7級劃出比例依次為0%，67%，100%，100%，100%，78%和56%。

表2 中國5個區(qū)域馬鈴薯土壤堿解氮（mg/kg）[或全氮（g/kg）]豐缺指標Table 2 Abundance-deficiency indices of soil alkaline hydrolysis nitrogen(mg/kg)[or total nitrogen(g/kg)]for potato in five regions of China

采用外推數(shù)據(jù)，第1級堿解氮含量下限130～150，151～200，201～250，251～400 和 401～450 mg/kg的豐缺指標數(shù)量分別為2，2，2，2和1個，第7級堿解氮含量上限30～40，41～50，51～60，61～70 和71～80 mg/kg者分別為3，3，1，1和1個；第1級全氮含量下限1.6，2.0～2.5和2.6～3.5 g/kg的豐缺指標數(shù)量分別為3，2和1個，第7級全氮含量上限0.4，0.5和0.7g/kg分別為3，2和1個。

南方馬鈴薯土壤堿解氮高級別豐缺指標高于北方，福建冬種馬鈴薯尤高。20世紀80年代呼和浩特之灌溉農(nóng)田土壤堿解氮高級別豐缺指標最低。馬鈴薯土壤全氮豐缺指標集中于內(nèi)蒙古。陰山北麓雨養(yǎng)農(nóng)田土壤全氮高級別豐缺指標明顯高于其他地區(qū)，但地處陰山北麓之四子王旗和固陽的雨養(yǎng)農(nóng)田土壤全氮高級別豐缺指標卻最低。固陽灌溉農(nóng)田土壤全氮豐缺指標略高于雨養(yǎng)農(nóng)田。四子王旗和固陽的雨養(yǎng)農(nóng)田土壤全氮最高級別豐缺指標與20世紀80年代呼和浩特之灌溉農(nóng)田同為最低。

2.3 不同豐缺級別土壤適宜施氮量

中國馬鈴薯不同豐缺級別土壤適宜施氮量如表3所示。適宜施氮量與土壤氮素豐缺級別線性負相關(guān)。當目標產(chǎn)量和氮肥當季利用率一定時，土壤氮素豐缺級別越高，適宜施氮量越小；土壤氮素豐缺級別越低，適宜施氮量越大。以土壤氮素豐缺級別第2級之適宜施氮量為基數(shù)，每降低1個級別，適宜施氮量提高1倍，第3～7級的適宜施氮量依次是第2級的2～6倍。

適宜施氮量與目標產(chǎn)量線性正相關(guān)。當土壤氮素豐缺級別和氮肥當季利用率一定時，目標產(chǎn)量越大，適宜施氮量越大；目標產(chǎn)量越小，適宜施氮量越小。以目標產(chǎn)量15.0 t/hm2的適宜施氮量為基數(shù)，目標產(chǎn)量22.5，30.0，37.5，45.0，52.5和60.0 t/hm2的適宜施氮量依次為其1.5，2.0，2.5，3.0，3.5和4.0倍。

表3 中國馬鈴薯不同豐缺級別土壤適宜施氮量（N，kg/hm2）Table 3 Appropriate nitrogen application rate in soils with different abundance-deficiency levels for potato in China(N,kg/ha)

適宜施氮量與氮肥當季利用率線性負相關(guān)。當土壤氮素豐缺級別和目標產(chǎn)量一定時，氮肥當季利用率越高，適宜施氮量越小；氮肥當季利用率越低，適宜施氮量越大。以氮肥當季利用率30%之適宜施氮量為基數(shù)，氮肥當季利用率40%和50%之適宜施氮量分別為其75%和60%。

目標產(chǎn)量60.0 t/hm2、氮肥當季利用率30%、土壤氮素豐缺級別第7級的適宜施氮量最高，≥720kg/hm2；任意目標產(chǎn)量和氮肥當季利用率、土壤氮素豐缺級別第1級的適宜施氮量最低，為零。

當馬鈴薯目標產(chǎn)量15.0～60.0 t/hm2、氮肥當季利用率40%時，土壤氮素豐缺級別第1～7級的適宜施氮量范圍依次為0～0，23～90，45～180，68～270，90～360，113～450和135～540kg/hm2。

3 討 論

3.1 中國馬鈴薯土壤氮素豐缺指標的歷史變化

無論是全氮還是堿解氮，20世紀80年代的馬鈴薯土壤氮素最高級別豐缺指標皆為最低。據(jù)此初步推斷，自20世紀80年代至今，30年來中國馬鈴薯土壤氮素豐缺指標出現(xiàn)了上升趨勢。

3.2 中國馬鈴薯土壤氮素豐缺指標的區(qū)域差異與空白區(qū)域

本研究表明，不同區(qū)域馬鈴薯土壤氮素豐缺指標差異很大。以缺氮處理相對產(chǎn)量90%的土壤氮素含量指標為例，全氮高者達2.2g/kg，低者僅1.2mg/kg；堿解氮高者超過260mg/kg，低者不足120mg/kg。

本研究亦表明，除內(nèi)蒙古、福建和重慶三省、市、自治區(qū)外，中國馬鈴薯土壤氮素豐缺指標研究存在很多空白區(qū)域，如東北平原、黃淮海平原、長江中下游平原、云貴高原、青藏高原以及西北荒漠綠洲、黃土高原和四川盆地的主體區(qū)域等。

3.3 中國馬鈴薯土壤氮素豐缺級別的分布

本研究表明，在注明土壤堿解氮（或全氮）含量或缺氮處理相對產(chǎn)量的8項研究中，不用外推數(shù)據(jù)，第1級劃出比例極低（0%）；第2、5和6級亦不高（56%～78%）；第3～5級極高（100%）。據(jù)此可以推斷，中國馬鈴薯土壤普遍缺氮；土壤氮素豐缺級別集中于級別較低的第3～5級，缺氮處理相對產(chǎn)量大多介于60%～90%。

3.4 采用統(tǒng)一分級方案使土壤養(yǎng)分豐缺指標具有可比性

孫洪仁等[15]的研究指出，采用統(tǒng)一的土壤有效養(yǎng)分豐缺分級方案，可以讓全國乃至世界范圍的土壤有效養(yǎng)分豐缺指標研究結(jié)果具有可比性，不僅利于進一步開展科學研究，而且利于各土壤有效養(yǎng)分豐缺級別耕地面積的宏觀統(tǒng)計、施肥的宏觀指導和肥料生產(chǎn)和供應(yīng)的宏觀決策。本研究采用略做調(diào)整的測土施肥土壤有效養(yǎng)分豐缺分級改良方案[15]，對中國各地開展的馬鈴薯土壤氮素豐缺指標研究重新進行了統(tǒng)一的豐缺級別劃分，使全國范圍的馬鈴薯土壤氮素豐缺指標研究結(jié)果具有了可比性。

3.5 土壤養(yǎng)分豐缺指標研究中試驗點數(shù)的要求

學者們一致認為，土壤養(yǎng)分豐缺指標研究試驗點數(shù)需要20個以上[22-24]。假定每個豐缺級別擁有≥3個試驗點較為理想，則劃分出5～7個豐缺級別時，分別至少需要15，18和21個試驗點。本研究搜集提取出的15個回歸方程中，試驗點數(shù)＜15個者至少3個，比例至少為20%。

3.6 土壤養(yǎng)分豐缺指標研究中外推數(shù)據(jù)的采用

一些學者認為，土壤養(yǎng)分豐缺指標研究不宜采用外推數(shù)據(jù)。本研究在豐缺級別的高端和低端分別允許保留1個外推數(shù)據(jù)，結(jié)果總體上可以采信?？紤]到外推數(shù)據(jù)存在偏離實際的風險，采用時應(yīng)予以注明。

3.7 中國馬鈴薯適宜施氮量

20世紀80年代，高炳德[1]對內(nèi)蒙古呼和浩特平原灌溉農(nóng)田馬鈴薯給出的推薦施氮量上限為172.5 kg/hm2。21世紀初，學者們對除內(nèi)蒙古雨養(yǎng)農(nóng)田[2,3,5,6]外全國各地馬鈴薯給出的推薦施氮量上限較其低者僅2例[4,9]，余者[7,8,10-14]皆較其為高，平均214.0 kg/hm2。據(jù)此推斷，自20世紀80年代至今，30年來中國馬鈴薯適宜施氮量出現(xiàn)了上升趨勢。

張福鎖等[19]針對北方一作區(qū)目標產(chǎn)量22.5～37.5 t/hm2馬鈴薯的推薦施氮量為0～270kg/hm2。本研究涉及文獻[1-14]的研究表明，全國各地目標產(chǎn)量15～45t/hm2馬鈴薯的推薦施氮量為0～318 kg/hm2。本研究相應(yīng)目標產(chǎn)量之馬鈴薯適宜施氮量與上述推薦十分接近。

本研究表明，當馬鈴薯目標產(chǎn)量15.0～60.0 t/hm2、氮肥當季利用率40%時，土壤氮素豐缺級別第1～7級的適宜施氮量范圍依次為 0～0，23～90，45～180，68～270，90～360，113～450和135～540kg/hm2。

3.8 采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施氮量

本研究采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量的新應(yīng)用公式[16]，利用馬鈴薯目標產(chǎn)量、單位經(jīng)濟產(chǎn)量馬鈴薯移出氮量、馬鈴薯氮肥當季利用率和馬鈴薯缺氮處理相對產(chǎn)量等參數(shù)，成功地確定了不同氮素豐缺級別馬鈴薯土壤的適宜施氮量，表明可以采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量的新應(yīng)用公式確定不同氮素豐缺級別馬鈴薯土壤的適宜施氮量。

3.9 土壤養(yǎng)分豐缺級別、目標產(chǎn)量、肥料利用率與適宜施氮量

孫洪仁等[17]的研究表明，適宜施肥量與土壤養(yǎng)分豐缺級別線性負相關(guān)，與目標產(chǎn)量線性正相關(guān)，與肥料當季利用率線性負相關(guān)。本研究結(jié)果與其一致。

3.10 土壤養(yǎng)分收支平衡點

孫洪仁等[17]的研究表明，土壤養(yǎng)分收支平衡點（養(yǎng)分施入量等于養(yǎng)分移出量）因肥料當季利用率而異。肥料當季利用率10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%和100%時的土壤養(yǎng)分收支平衡點依次為土壤養(yǎng)分豐缺級別之第2，3，4，5，6，7，8，9，10和11級。本研究結(jié)果與其一致，肥料當季利用率30%，40%和50%時的土壤養(yǎng)分收支平衡點依次為土壤養(yǎng)分豐缺級別之第4，5和6級。

[1] 高炳德.馬鈴薯氮肥施用技術(shù)的研究[J].馬鈴薯雜志,1988,2(2):85-92.

[2] 鄭海春,郜翻身,張子義,等.陰山南麓旱作馬鈴薯的施肥指標[J].中國馬鈴薯,2010,24(3):169-172.

[3] 張子義,鄭海春,郜翻身,等.內(nèi)蒙古陰山北麓旱作馬鈴薯土壤氮、磷、鉀豐缺指標研究[J].華北農(nóng)學報,2011,26(3):177-180.

[4] 任瑞麗,趙宏儒,張建玲,等.包頭市固陽縣水地馬鈴薯測土配方施肥田間肥效試驗[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技,2010(4):63-66.

[5] 張建玲,趙宏儒,馬麗萍,等.固陽縣旱地馬鈴薯測土配方施肥田間肥效試驗[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技,2011(1):75-77,118.

[6] 王麗,賈明英.旱地覆膜馬鈴薯“3414”施肥試驗[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2009(7):147-149.

[7] 魯天文,劉祁峰,張衛(wèi)峰,等.壟膜溝灌馬鈴薯測土施肥指標體系—以甘肅省張掖市山丹縣為例[J].水土保持學報,2015,35(1):291-296.

[8] 賈首鋒.莊浪縣馬鈴薯黃綿土測土配方施肥指標研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2011(8):30-34.

[9] 李拴曹,李存玲.商洛市馬鈴薯施肥指標體系建立與應(yīng)用[J].安徽農(nóng)學通報,2014,20(18):78-82.

[10] 田越,李勇.陜南三縣馬鈴薯“3414”肥料效應(yīng)及土壤養(yǎng)分豐缺指標研究[J].陜西農(nóng)業(yè)科學,2014,60(1):15-17.

[11] 李紅梅,熊正輝,李偉,等.重慶市馬鈴薯測土配方施肥指標體系構(gòu)建[J].南方農(nóng)業(yè),2013,7(z6):119-122,131.

[12] 章明清,姚寶全,李娟,等.福建冬種馬鈴薯氮磷鉀施肥指標研究[J].福建農(nóng)業(yè)學報,2012,27(9):982-988.

[13] 林萬樹,黃功標,曹榕斌,等.古田馬鈴薯氮磷鉀肥料效應(yīng)及其施肥指標體系的研究[J].熱帶作物學報,2015,36(5):865-871.

[14] 洪彩誌,戴樹榮.南安市馬鈴薯測土配方施肥指標的研究[J].江西農(nóng)業(yè)學報,2010,22(9):79-83.

[15] 孫洪仁,曹影,劉琳,等.測土施肥土壤有效養(yǎng)分豐缺分級改良方案[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2014(19):1-5.

[16] 孫洪仁,曹影,劉琳,等.“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量的新應(yīng)用公式[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2014(7):1-4.

[17] 孫洪仁,曹影,劉琳,等.測土施肥不同豐缺級別土壤的適宜施肥量[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2014(23):7-11.

[18] 高祥照,馬常寶,杜森.測土配方施肥技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2005:132.

[19] 張福鎖,陳新平,陳清.中國主要作物施肥指南[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社,2009:6-27.

[20] 劉克禮,高聚林,任珂,等.旱作馬鈴薯氮素的吸收、積累和分配規(guī)律[J].中國馬鈴薯,2003,17(6):321-325.

[21] 段玉,妥德寶,趙沛義,等.馬鈴薯施肥肥效及養(yǎng)分利用率的研究[J].中國馬鈴薯,2008,22(4):197-200.

[22] 金耀青,張中原.配方施肥方法及其應(yīng)用[M].沈陽:遼寧科學技術(shù)出版社,1993:43-49.

[23] 譚金芳,張自立,邱慧珍,等.作物施肥原理與技術(shù)[M].2版.北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社,2011:55-61.

[24] 張福鎖,江榮風,陳新平,等.測土配方施肥技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社,2011:77-91.