中国北方甜菜土壤有效磷丰缺指标与适宜施磷量初步研究

2019-02-13孙洪仁张吉萍吕玉才郑笑冉张利霞宋琼林柏森

中国糖料 2019年1期

孙洪仁，张吉萍，吕玉才，郑笑冉，张利霞，宋琼，林柏森

（1.中国农业大学草地研究所，北京 100193；2.北京六凯农业科技有限公司，北京 100095；3.凯风新农（北京）科技有限公司，北京 100095；4.赤峰众益糖业有限公司，内蒙古赤峰 024000；5.呼伦贝尔包商银行，内蒙古海拉尔 021000；6.赤峰绿璐种业有限公司，内蒙古赤峰 024000）

0 引言

土壤养分丰缺指标法是测土施肥的经典和标准方法。我国于20世纪80年代开始系统进行作物土壤养分丰缺指标研究，但针对甜菜的相关研究极少，仅梁靖[1]对内蒙古乌兰察布市前山地区甜菜土壤氮、磷、钾丰缺指标与适宜施肥量开展了研究，其它地区甜菜测土施肥尚无据可依。孙洪仁等[2-4]采用零散试验数据整合法，将学者们在各地开展之零散施肥试验结果有机地整合在一起，建立了紫花苜蓿和燕麦缺素处理相对产量与土壤养分含量回归方程，进而创建了中国北方紫花苜蓿和中国农牧交错带燕麦土壤养分丰缺指标推荐施肥系统。甜菜喜冷凉，主要种植区域在北方。本研究拟采用零散试验数据整合法建立我国北方甜菜土壤有效磷丰缺指标推荐施肥系统，为我国北方甜菜测土施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 中国北方甜菜土壤有效磷丰缺指标

搜集我国北方开展的甜菜施肥试验文献，从中提取土壤有效磷含量、缺磷处理根产量和全肥处理根产量数据。利用式①计算甜菜缺磷处理相对根产量。

式（1）中R为甜菜缺磷处理相对根产量，Y-P为缺磷处理根产量，Y为全肥处理根产量。

利用Excel表制作甜菜缺磷处理相对根产量与土壤有效磷含量散点图，绘制趋势线，建立回归方程。

参考测土施肥土壤养分丰缺分级改良方案[5]，确定第1～11级甜菜缺磷处理相对根产量下限依次为100%、90%、80%……20%、10%和0%。

将甜菜各级别缺磷处理相对根产量起始点数值0%、10%、20%……80%、90%和100%，分别代入本研究建立的甜菜缺磷处理相对根产量与土壤有效磷含量回归方程，计算土壤有效磷含量，所得数值即为各丰缺级别的起点指标。超出缺磷处理相对根产量和土壤有效磷含量试验范围的外推数据，低端和高端分别保留1个。

1.2 中国北方甜菜推荐施磷量

利用不同丰缺级别土壤适宜施肥量检索表[6]和养分平衡-地力差减法确定适宜施肥量新应用公式[7]，确定各丰缺级别甜菜土壤适宜施磷量。

式（2）中，F表示甜菜适宜施磷量，A表示甜菜目标产量移出磷量，R表示缺磷处理相对根产量，E表示磷肥当季利用率。

甜菜单位根产量移出磷量（P2O5）确定为1.5 kg/t[1，8-9]。依据生产现状，确定甜菜目标根产量9个，分别为30、37.5、45、52.5、60、67.5、75、82.5 和 90 t/hm2。 9 个目标根产量情形下甜菜移出磷量（P2O5）依次为 45、56、67.5、79、90、101、112.5、124 和 135 kg/hm2。

选取每个丰缺级别缺磷处理相对根产量下限作为该级别缺磷处理相对产量，第1～11级依次为100%、90%、80%、……、20%、10%和 0%。

我国甜菜磷肥当季利用率大多在10%～30%之间，本研究设置10%、20%和30%三个磷肥当季利用率。

2 结果与分析

2.1 土壤有效磷含量与甜菜缺磷处理相对根产量回归方程

搜集到在我国北方开展的含有“土壤有效磷含量”、“全肥处理根产量”和“缺磷处理根产量”的甜菜施磷试验文献28篇（1977—1984年 4篇，1990—1995年 6篇，2000—2009年6篇，2010—2016年12篇）[10-37]，提取出配套数据50组。进而获得“甜菜缺磷处理相对根产量”和“土壤有效磷含量”配套数据50对。14对明显不合理，予以剔除。利用36对配套数据建立“缺磷处理相对根产量”（y）与“土壤有效磷含量”（x）回归方程，如图1和式（3）所示。

图1 中国北方甜菜土壤有效磷含量与缺磷处理相对根产量回归曲线Fig.1 Regression curve between available phosphorus content in sugar beet soil and relative root yield of P deficiency treatment in northern of China

式（3）中“甜菜缺磷处理相对根产量”（y）试验数据范围为33.4%～100%，“土壤有效磷含量”（x）试验数据范围为 2～36.9 mg/kg。

2.2 土壤有效磷丰缺指标

将100%、95%、90%、80%、70%、60%、50%和40%等在试验数据范围内缺磷处理相对根产量分级参数分别代入式③，求得相应级别土壤有效磷含量起点数值依次为61.5、42.6、29.5、14.2、6.8、3.3、1.6和0.8 mg/kg。其中第1、6和7级土壤有效磷含量起点数值超出试验数据范围。据之确定我国北方甜菜土壤有效磷丰缺指标（表 1～表 3）。

2.3 不同丰缺级别土壤适宜施磷量

表1～3列出了我国北方甜菜不同目标根产量和磷肥当季利用率情形下的不同丰缺级别土壤适宜施磷量。适宜施磷量与土壤有效磷丰缺级别线性负相关，与目标产量线性正相关，与磷肥当季利用率线性负相关。

表1 中国北方甜菜土壤有效磷丰缺指标和磷肥当季利用率30%的适宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 1 Index of available phosphorus deficiency in sugar beet soil and suitable phosphorus application amount (P2O5,kg/ha) under 30% the phosphate fertilizer use efficiency in current season in the northern of China

表2 中国北方甜菜土壤有效磷丰缺指标和磷肥当季利用率20%的适宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 2 Index of available phosphorus deficiency in sugar beet soil and suitable phosphorus application amount (P2O5,kg/ha) under 20% the phosphate fertilizer use efficiency in current season in the northern of China

表3 中国北方甜菜土壤有效磷丰缺指标和磷肥当季利用率10%的适宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 3 Index of available phosphorus deficiency in sugar beet soil and suitable phosphorus application amount (P2O5,kg/ha) under 10% the phosphate fertilizer use efficiency in current season in the northern of China

根据表2，当磷肥当季利用率20%、目标根产量30～90 t/hm2时，土壤有效磷丰缺级别第1～7级的适宜施磷量范围依次为 0～0、23～68、45～135、68～203、90～270、113～338 和 135～405 kg/hm2。

3 讨论与结论

3.1 采用零散试验数据整合法建立缺素处理甜菜相对根产量与土壤养分含量回归方程

在紫花苜蓿和燕麦土壤养分丰缺指标研究中，孙洪仁等[2-4]首先采用零散试验数据整合法，将学者们在各地开展之零散施肥试验结果整合起来，成功建立了中国北方紫花苜蓿和中国农牧交错带燕麦土壤养分含量与缺素处理相对产量回归方程。采用该法，本研究亦成功建立了中国北方甜菜缺素处理相对根产量与土壤有效磷含量回归方程。表明该法可能具有普适性。

3.2 土壤有效磷丰缺指标

梁靖[1]针对内蒙古乌兰察布市前山地区甜菜土壤有效磷丰缺指标的研究结果为，缺磷处理相对根产量50%和90%对应的土壤有效磷含量分别为4.5和22.6 mg/kg。本研究所得中国北方甜菜的相应结果分别为1.6和29.5 mg/kg，前者较其为低，后者较其为高。

张福锁等[38]将全国各地三大作物及马铃薯土壤有效磷最高级别指标下限确定为20～45 mg/kg（缺磷处理相对产量为95%）。本研究所得中国北方甜菜缺磷处理相对根产量95%的土壤有效磷含量为42.6 mg/kg，接近其高端。

3.3 土壤养分丰缺指标研究中试验点数与土壤养分含量分布的要求

20个以上试验点是土壤养分丰缺指标研究的基本要求[9，39-40]。本研究试验数据36对，试验点数29个。尽管达到基本要求，但考虑到本研究覆盖区域很大，还应适当增补试验点数。为了保障回归方程有效性，试验点土壤养分含量应该高、中、低合理分布。本研究土壤有效磷含量20 mg/kg以上和5 mg/kg以下的试验点偏少，还需适当增补。