孫洪仁 ，張吉萍 ，呂玉才 ，鄭笑冉 ，張利霞 ，宋瓊 ，林柏森

（1.中國農業(yè)大學草地研究所，北京 100193；2.北京六凱農業(yè)科技有限公司，北京 100095；3.凱風新農（北京）科技有限公司，北京 100095；4.赤峰眾益糖業(yè)有限公司，內蒙古赤峰 024000；5.呼倫貝爾包商銀行，內蒙古海拉爾 021000；6.赤峰綠璐種業(yè)有限公司，內蒙古赤峰024000）

0 引言

明確土壤養(yǎng)分豐缺狀況，對作物的生長發(fā)育和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展都是至關重要的。我國上世紀80年代開始對作物土壤養(yǎng)分豐缺指標進行評價研究[1]，但甜菜的相關研究極少，僅梁靖[2]研究了內蒙古烏蘭察布市前山地區(qū)甜菜土壤氮、磷、鉀豐缺指標與適宜施肥量，其它地區(qū)甜菜測土施肥尚無據可依。孫洪仁等[3-6]采用零散試驗數據整合法，將學者們在各地開展之零散施肥試驗結果有機地整合在一起，建立了紫花苜蓿和燕麥缺素處理相對產量與土壤養(yǎng)分含量回歸方程，進而創(chuàng)建了中國北方紫花苜蓿和中國農牧交錯帶燕麥土壤養(yǎng)分豐缺指標推薦施肥系統(tǒng)。甜菜是我國東北、西北和華北地區(qū)的主要經濟作物。本研究擬采用零散試驗數據整合法建立我國北方甜菜土壤堿解氮豐缺指標推薦施肥系統(tǒng)，為我國北方甜菜測土施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 中國北方甜菜土壤堿解氮豐缺指標

搜集我國北方開展的甜菜施肥試驗文獻，從中提取土壤堿解氮含量、缺氮處理產量和全肥處理產量數據。利用式（1）計算甜菜缺氮處理相對產量。

式（1）中R為“缺氮處理相對產量”，Y-N為“缺氮處理產量”，Y為“全肥處理產量”。

利用Excel表，制作甜菜缺氮處理相對產量與土壤堿解氮含量散點圖，繪制趨勢線，建立回歸方程。

參考測土施肥土壤養(yǎng)分豐缺分級改良方案[6]，確定第1～11級缺氮處理相對產量下限依次為100%、90%、80%、……、20%、10%和0%。

將各級別缺氮處理相對產量起始點數值0%、10%、20%……80%、90%和100%，分別代入本研究建立的甜菜缺氮處理相對產量與土壤堿解氮含量回歸方程，計算土壤堿解氮含量，所得數值即為各豐缺級別的起點指標。超出缺氮處理相對產量和土壤堿解氮含量試驗范圍的外推數據，低端和高端分別保留1個。

1.2 中國北方甜菜推薦施氮量

利用“不同豐缺級別土壤適宜施肥量檢索表”[7]和“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量新應用公式[8][式（2）]，確定各豐缺級別甜菜土壤適宜施氮量。式（2）中F為“甜菜適宜施氮量”，A為“甜菜目標產量移出氮量”，R為“缺氮處理相對產量”，E為“氮肥當季利用率”。F=A×(1-R)÷E（2）

甜菜單位經濟產量移出氮量確定為4.5 kg/t[2，6]。依據生產現狀，確定甜菜目標產量9個，分別為30、37.5、45、52.5、60、67.5、75、82.5 和 90 t/hm2。 9 個目標產量情形下甜菜移出氮量依次為 135、169、202.5、236、270、304、337.5、371 和 405 kg/hm2。

選取每個豐缺級別缺氮處理相對產量下限作為該級別缺氮處理相對產量，第1～11級依次為100%、90%、80%、……、20%、10%和0%。

我國甜菜氮肥當季利用率大多在30%～50%之間，本研究設置30%、40%和50%三個氮肥當季利用率。

2 結果與分析

2.1 土壤堿解氮含量與缺氮處理相對產量回歸方程

搜集到在我國北方的含有“土壤堿解氮含量”、“全肥處理產量”和“缺氮處理產量”的甜菜施氮試驗文獻25篇（1980—1989年 4篇，1990—1999年 4篇，2000—2009年 3篇，2010—2016年 14篇）[9-33]，提取配套數據46組。進而獲得“甜菜缺氮處理相對產量”和“土壤堿解氮含量”配套數據46對。14對明顯不合理，予以剔除。利用32對配套數據建立“缺氮處理相對產量”（y）與“土壤堿解氮含量”（x）回歸方程如圖1和式③所示。

式（3）中y為“甜菜缺氮處理相對產量”，數據范圍為47.6%～93.4%，x為“土壤堿解氮含量”，數據范圍為14～199mg/kg。

圖1 中國北方甜菜土壤堿解氮含量與缺氮處理相對產量回歸曲線Fig.1 Regression curve between available nitrogen content in sugar beet soil and relative yield of N deficiency treatment in north China

2.2 土壤堿解氮豐缺指標

將90%、80%、70%、60%和50%等在試驗數據范圍內的缺素處理相對產量分級參數分別代入式 （3），求得相應級別土壤堿解氮含量起點數值依次為428.6、114.8、30.7、8.2和2.2 mg/kg。其中第2、5和6級土壤堿解氮含量起點數值超出試驗數據范圍。據之確定我國北方甜菜土壤堿解氮豐缺指標，詳見表1～表3。

2.3 不同豐缺級別土壤適宜施氮量

表1列出了我國北方甜菜不同目標產量和氮肥當季利用率情形下的不同豐缺級別土壤適宜施氮量。適宜施氮量與土壤堿解氮豐缺級別線性負相關，與目標產量線性正相關，與氮肥當季利用率線性負相關。當氮肥當季利用率40%、目標產量30～90 t/hm2時，土壤堿解氮豐缺級別第2～6級的適宜施氮量范圍依次為34～101、68～203、101～304、135～405 和 169～506 kg/hm2。

3 討論與結論

3.1 采用零散試驗數據整合法建立缺素處理相對產量與土壤養(yǎng)分含量回歸方程

在紫花苜蓿和燕麥土壤養(yǎng)分豐缺指標研究中，孫洪仁等[3-6]首先采用零散試驗數據整合法，將學者們在各地開展之零散施肥試驗結果整合起來，成功建立了中國北方紫花苜蓿和中國農牧交錯帶燕麥土壤養(yǎng)分含量與缺素處理相對產量回歸方程。采用該法，本研究亦成功建立了中國北方甜菜缺素處理相對產量與土壤堿解氮含量回歸方程。表明該法可能具有普適性。

表1 中國北方甜菜土壤堿解氮豐缺指標和氮肥當季利用率50%的適宜施氮量(N,kg/hm2)Table 1 Index of available nitrogen deficiency in sugar beet soil and suitable nitrogen application amount (N, kg/ha)under 50% the nitrogen fertilizer use efficiency in current season in north China

表2 中國北方甜菜土壤堿解氮豐缺指標和氮肥當季利用率40%的適宜施氮量(N,kg/hm2)Table 2 Index of available nitrogen deficiency in sugar beet soil and suitable nitrogen application amount (N, kg/ha)under 40% the nitrogen fertilizer use efficiency in current season in north China

表3 中國北方甜菜土壤堿解氮豐缺指標和氮肥當季利用率30%的適宜施氮量(N,kg/hm2)Table 3 Index of available nitrogen deficiency in sugar beet soil and suitable nitrogen application amount (N, kg/ha)under 30% the nitrogen fertilizer use efficiency in current season in north China

3.2 土壤堿解氮豐缺指標

農業(yè)部于20世紀80年代組織14?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）聯(lián)合開展的三大作物土壤養(yǎng)分豐缺指標研究結果表明，缺氮處理相對產量70%～90%對應的土壤堿解氮含量范圍為32～400mg/kg[1]，本研究結果與其頗為接近。

3.3 土壤養(yǎng)分豐缺指標研究中試驗點數與土壤養(yǎng)分含量分布的要求

20個以上試驗點是土壤養(yǎng)分豐缺指標研究的基本要求。本研究試驗數據32對，試驗點數25個。盡管達到基本要求，但考慮到本研究覆蓋區(qū)域很大，還應適當增補試驗點數。

為了保障回歸方程有效性，試驗點土壤養(yǎng)分含量應該高、中、低合理分布。本研究土壤堿解氮含量150 mg/kg以上和30mg/kg以下的試驗點偏少，還需適當增補。

3.4 適宜施氮量及土壤養(yǎng)分收支平衡點

本研究涉及甜菜施肥文獻[2，9-33]的推薦施氮量范圍為45～365 kg/hm2。當氮肥當季利用率為40%時，本研究之甜菜土壤堿解氮豐缺級別第2～5級的適宜施氮量與其大體相當。

本研究結果表明，氮肥當季利用率50%、40%和30%時，土壤氮素收支平衡點（施入量等于移出量）依次為土壤養(yǎng)分豐缺級別的第6、5和4級，與孫洪仁等[7]的研究結論相一致。