管建新

摘 要 选择自然环境条件基本相同的区域，建立作物施肥指标体系是测土配方施肥的重要研究课题。基于此，全面分析了“3414”试验中的基础地力产量、目标产量、肥料当季利用率、土壤养分校正系数及磷钾丰缺指标等测土配方施肥技术参数，并利用推荐施肥模型求得最佳产量与最佳施肥量，按照目标产量定氮、丰缺指标定磷钾的基本思路，建立不同肥力等级、不同产量水平条件下氮肥推荐用量检索表和不同土壤有效磷、速效钾丰缺级别下的磷、钾肥推荐用量检索表，进一步丰富和完善了湘南地区早稻施肥指标体系，并为农民、规模种植主体及基层农技推广者提供了技术支撑。

关键词 测土配方；“3414”试验；杂交早稻；施肥技术

中图分类号：S511.062 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.14.036

湘南地区是指位于湖南省南部的永州市、衡阳市和郴州市3个地市，含40个县市区，自然地理与气候条件大致一致，是湖南省双季稻产区之一。自2005年测土配方施肥项目启动以来，已完成杂交早稻“3414”肥料效应试验230个。基于此，汇总分析了这些试验，建立了该地区测土配方施肥技术指标体系，促进了测土配方施肥技术成果转化，为配方设计及科学施肥提供了技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验方法

湘南地区肥料效应试验按照农业部《测土配方施肥技术规程》的要求，均采用“3414”或“3415”完全试验设计方案[1]，“3414”试验即氮、磷、钾3因素4水平14个处理的田间试验方案，其中4个水平，分别是：0水平指不施肥，2水平指当地最佳施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5。试验不设重复。供试品种为湖南省大面积种植的主要杂交早稻品种，各地试验除了施肥量不同以外，其他操作均同等對待。

1.2 土样测试方法

在试验前分别取试验田20 cm耕作层混合样进行检测，统一的土壤养分测试方法是：碱解氮采用1 mol·L-1 NaOH碱解扩散法，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用1 mol·L-1的中性醋酸铵（NH4OAc）浸提，火焰光度计法测定。

1.3 数据来源及初审

数据来自于湖南省土壤肥料工作站提供的2005—2016年230个湘南地区杂交早稻“3414”试验。初步审核试验原始数据，主要审核数据格式，不修改任何原始数据、不添加任何缺失数据项，只删除有明显错误的数据，不因一个或几个数据错误而删除整个试验。

1.4 施肥参数的数据统计与取值方法

1）用Excel函数与图表计算出每个试验指标，不能计算的设为空值。2）设定各参数的取值范围.3）对各个指标作直方图与正态分布检测，对不符合正态分布的重新调整取值空间。4）选择符合正态分布的数据作统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同土壤肥力水平与目标产量的关系

2.1.1 基础地力产量分级与基础地力贡献率

基础地力产量指无肥区（N0P0K0）的产量，直接反映土壤肥力等级，用基础地力产量水平划分土壤肥力等级是比较可靠的方法，农业农村部把耕地地力等级按地力产出能力分为10级，金耀青等人认为，由于早稻生长受多因素影响，年度间产量变化幅度足以掩盖被划分得过细的肥力级差，肥力等级划分为3级或4级就够了[2]，这种分级法易被基层农技推广者及农民接受。结合湘南地区生产实践，将湘南区每667 m2的早稻基础地力产量按<200 kg、200～300 kg、>300 kg标准分为低、中、高3级，统计地力产量与基础地力贡献率结果见表1，湘南地区低、中、高肥力水平的每667 m2的基础地力平均产量分别为：169.9 kg、257.0 kg、338.4 kg；全肥区（N2P2K2）每667 m2的平均产量分别为：354.7 kg、447.1 kg、507.2kg；平均基础地力贡献率分别为：48%、57.7%、67%。高肥力贡献率高，基础地力贡献率与肥力水平正相关。

2.1.2 依基础地力产量估算目标产量

20世纪80年代国内平均施肥研究提出“以地定产”，就是根据基础地力产量水平确定目标产量，因此建立基础地力产量与全肥区产量的数学关系式，可为早稻测土配方施肥确定目标产量提供一个较为精确的计算公式，从而把经验估算提高到精确计算水平。对219个试验进行分析，基础地力产量与全肥区产量存在显著的线性相关，关系式如下。

y=0.749x+253.18（R?=0.526 2 F=241.04** n=219）（1）

利用关系式（1）可计算出不同肥力水平条件下，目标产量的临界值，从而大致估算目标产量的区间（表2），中等肥力水平，每667 m2的目标产量应为403～478 kg，实际应用中可取整数，修正为400～480 kg。

地力差减法是根据作物目标产量与基础地力产量之差，求得实现目标产量所需肥料量的一种方法，该方法计算简单，难点是基础地力产量难预计，关系式（1）可根据目标产量反向计算出基础地力产量，有效解决了地力差减法推荐施肥的难题。基础地力产量与全肥区产量的关系如图1所示。

2.2 相对产量与磷、钾丰缺指标

土壤速效养分丰缺指标法是测土配方施肥的经典方法，由于土壤碱解氮和产量之间的相关性较差，本文分析磷、钾丰缺指标[1]。

2.2.1 相对产量

相对产量是指缺素区产量占全肥区产量的百分比，如：缺磷区相对产量（%）=处理4产量/处理6产量×100%。

按相对产量大于0、小于100取值，得氮、磷、钾相对产量样本数分别为：203个、186个、188个，统计分析结果见表3，氮、磷、钾相对产量平均值分别为74.19%、79.50%、79.00%，标准差都在10左右，氮的相对产量相对较低，说明氮肥对产量影响较磷钾大，磷钾的相对产量平均值接近80%。

2.2.2 土壤有效磷、速效钾含量与相对产量的关系

以土壤有效养分含量为横坐标，缺素区相对产量为纵坐标作散点图，添加趋势线，拟合关系式，见图2、图3。试验表明：缺磷区相对产量与有效磷含量、缺钾区相对产量与速效钾均呈对数相关，相关系数R?分别达到0.730 2、0.656 1，F检测均达到极显著水平。缺磷区相对产量与有效磷含量的关系式如下。

y=22.889lnx+18.683（R?=0.730 2 F=427.27** n=186）（2）

缺钾区相对产量与速效钾关系式为：

y=30.104lnx（R?=0.625 7 F=276.64** n=188） （3）

2.2.3 土壤有效磷、速效钾养分丰缺指标

依照《測土配方施肥技术规范》确定分级标准，将土壤有效养分划分为极低、低、较低、中、较高和高6个等级，即缺素区相对产量低于50%土壤养分的土壤养分测定值为极低，50%～60%为低，60%～70%为较低，70%～80%的为中，80%～90%为较高，90%以上为高[3]。将Y=50、60、70、80、90分别代入关系式（2）、关系式（3），即可求得相土壤养分的临界值，建立有效磷、速效钾丰缺指标，见表4。

相对产量低于60%为关系式推算值，且湘南地区衡阳市、永州市、郴州市有效磷平均值分别达16.2 mg·kg-1、18.0 mg·kg-1、16.3 mg·kg-1；速效钾平均值分别达97.1 mg·kg-1、82.9 mg·kg-1、95.9 mg·kg-1[4]，因此，极低、较低级别的耕地很少，对指导生产没有实际意义，中、较高、高等3个级别符合现在土壤养分状况与生产实际，可指导生产应用。同时，与二次土壤普查相比，磷、钾丰缺指标值均有较大提幅，这与化肥的大量使用、秸秆还田的大面积推广造成土壤养分含量提高吻合。

2.3 测土配方施肥的几个主要施肥参数

2.3.1 百公斤养分吸收量及吸收比

由于在2010年以前的试验，没有秸秆和植株样养分含量检测数据，数据齐全的试验共计173个（下同），按N、P2O5、K2O百公斤养分吸收量大于0、小于10的取值空间取值，得全肥区、缺肥区百公斤养分吸收量数据分别为140、120个，统计结果见表5。全肥区百公斤产量吸收N、P2O5、K2O量平均值分别为2.15 kg、0.93 kg、2.64 kg，吸收比例为1.00∶0.43∶1.23；缺肥区百公斤产量吸收N、P2O5、K2O量平均值分别为1.98 kg、0.92 kg、2.28 kg，吸收比例为1.00∶0.46∶1.15。

2.3.2 肥料当季利用率

肥料当季利用率因水稻品种、肥料种类、土壤肥力、气候条件及农艺措施的不同，而变化较大，按大于0、小于100的取值空间取值，得N、P2O5、K2O利用率数据分别为162、114、101个，统计结果见表6。N、P2O5、K2O平均利用率分别为36.77%、21.04%、49.47%，按95%的置信空间，N：34.14%～39.4%、P2O5：18.9%～23.11%、K2O：46.22%～52.72%。

2.3.3 有效养分校正系数

按大于0、小于200的取值空间取值，得碱解氮、有效磷、速效钾土壤养分校正系数数据分别为129、118、127个，统计结果见表7。土壤碱解氮的校正系数在13.09%～53.6%，平均值为38.26%，95%的置信上限为41.59%，下限为34.93%；有效磷在19.03%～196.5%，平均值为44.62%，95%的置信上限为46.1%，下限为43.14%；速效钾在27.89%～175.92%，平均值为66.61%，95%的置信上限为70.72%，下限为62.5%。速效钾的校正系数平均值最大，说明土壤速效钾的利用率最高，其次是有效磷、碱解氮。

3 施肥模型及其推荐施肥

3.1 建模及推荐施肥的方法

建模及推荐施肥的方法如下；1）对“3414”试验，逐个进行三元二次或一元二次回归分析；2）经方差分析，F检测达到显著水平以上的，建立推荐施肥模型；3）三元二次与一元二次分析均达到显著水平以上的，优先按一元二次建模[1]；4）利用边际效应分析，计算出最佳产量和最佳推荐施肥量；5）计算出来的最佳推荐施肥量大于或小于二水平施肥量50%以上的推荐删除施肥模型。219个试验，建立有效氮肥推荐模型82个，磷肥52个，钾肥60个。

3.2 氮肥推荐

研究发现，不同基础地力产量下，最佳氮肥推荐用量与最佳产量有较好的对数相关性，见图4、图5。按每667 m2的基础地力产量<200 kg、200～300 kg、>300 kg 3个级别分类，以最佳氮肥用量为横坐标，以最佳产量为纵坐标，建立不同基础地力产量下，最佳产量与最佳施氮量关系式如下。

每667 m2的基础地力产量为200～300 kg时：

y=325.14lnx-291.8（R?=0.530 5 F=45.12** n=42） （4）

每667 m2的基础地力产量大于300 kg时：

y=308.7lnx-237.44（R?=0.527 2 F=35.12** n=34） （5）

依照关系式（4）、关系式（5）计算出每667 m2的最佳产量（目标产量）在400 kg、450 kg、500 kg时的推荐施肥量，形成湘南地区杂交早稻氮肥用量推荐表（表8）。因每667 m2的基础地力产量<200 kg时的试验数据只有6个，不进行相关性分析，推荐肥量为统计最大值与最小值。

3.3 磷、钾肥推荐

最佳施磷量与土壤有效磷、最佳施钾量与土壤速效钾均呈对数相关，见图6、7。

最佳施磷量与土壤有效磷关系式为：

y=-24.53lnx+46.767（R?=0.541 7 F=43.23** n=52） （6）

最佳施钾量与土壤速效钾关系式为：

y=-92.99lnx+232.14（R?=0.442 3 F=45.62** n=60） （7）

依照关系式，计算不同土壤有效磷、速效钾丰缺级别下，磷、钾肥施用量的上限、下限，建立磷、钾肥推荐用量检索表（表9、表10）。

4 讨论

4.1 设定参数取值空间，取舍试验数据

由于“3414”试验未设重复，加之试验涉及3个地市40个县，试验难免出现误差甚至错误，基于此，本着尊重数据的原始性原则，不修改任何原始数据、不添加任何缺失数据，只删除有明显错误的数据，不因一个或几个数据错误而删除整个试验。但在统计计算各参数时，设定了各参数的取值空间，并进行正态分布检测，这是必要的，尽管造成了某些指标的样本数减少，但最大限度地提取了试验的有效数据，客观真实地获得各参数值。

4.2 不同推荐施肥方法的选用

对基础地力产量、目标产量、百公斤养分吸收量、肥料当季利用率、土壤养分校正系数及磷钾丰缺指标等参数进行探索，进一步丰富和完善了湘南地区早稻施肥指标体系，基本上能满足养分平衡法、肥料效应函数法、地力差减法、养分丰缺指标法和氮磷钾比例法等多种方法进行施肥推荐。各地要因地制宜地选用推荐施肥方法，对土壤养分含量较为了解的县级技术人员，建议采用养分平衡法或肥料效应函数法；对乡镇级或种植大户建议选用地力差减法、養分丰缺指标法、氮磷钾比例法等，并结合生产实际不断进行校正。

4.3 用目标产量推算基础地力产量

研究了基础地力产量与目标产量的关系，建立了关系式（1），可根据目标产量反向计算出基础地力产量，有效解决了地力差减法推荐施肥中目标产量难确定的难题。

4.4 氮磷钾推荐施肥检索表

单个的推荐施肥模型精度高，但也存在地区局限性限制，基于此，汇总分析推荐施肥模型求得最佳产量与最佳施肥量，按照目标产量定氮、丰缺指标定磷钾的基本思路，建立不同肥力等级、不同产量水平条件下氮肥推荐用量检索表和不同土壤有效磷、速效钾丰缺级别下的磷、钾肥推荐用量检索表，具有较强的可操作性。推荐施肥检索表方便了农户及基层农技推广者查阅与使用，促进了试验成果由点向面转化。

4.5 湘南地区杂交早稻中等肥力的施肥水平

在湘南地区杂交早稻中等肥力条件下，每667 m2的目标产量为450～500 kg，每667 m2的推荐氮肥用量为9.8～11.4 kg，每667 m2的P2O5为3.7～4.7 kg，每667 m2的K2O为3.9～5.4 kg。

参考文献：

[1] 谢卫国，黄铁平，钟武云，等.测土配方施肥理论与实践[M].长沙：湖南科技出版社，2006.

[2] 金耀青，张中原.配方施肥方法及期应用[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1993.

[3] 陈生斗，杨帆.测土配方施肥土壤基础养分数据集[M].北京：中国农业出版社，2014.

（责任编辑：赵中正）