现代最新测土配方技术版.docx
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现代最新测土配方技术版
测土配方施肥基本技术
根据当前我国测土配方施肥工作的经验,下面介绍三类6种确定施肥量的方法,供有关部门及读者结合具体条件选择应用。
配方施肥的三类方法可以互相补充,并不互相排斥。
形成一个具体配方施肥方案时,可以一种方法为主,参考其他方法,配合起来运用。
这样做的好处是:
可以吸收各法的优点,消除或减少存在的缺点,在产前能确定更符合实际的肥料用量。
一、地力分区(级)配方法
地力分区(级)配方法的做法是,按土壤肥力高低分为若干等级,将肥力均等的田片作为一个配方区,利用区域的大量土壤养分测试结果和已经取得的田间试验成果,结合群众的实践经验,估算出这一配方区内比较适宜的肥料种类及其施用量。
地力分区(级)配方法的优点是具有针对性强,提出的用量和措施接近当地经验,群众易于接受,推广的阻力比较小。
但其缺点是,具有地区局限性,依赖于经验较多,只适用于生产水平差异小、基础较差的地区。
在推行过程中,必须结合试验示范,逐步扩大科学测试手段和指导的比重。
二、目标产量配方法
目标产量配方法是根据作物产量的构成,由土壤和肥料两个方面供给养分的原理来计算施肥量。
目标产量确定以后,计算作物需要吸收多少养分来决定施肥用量。
目前通用的有养分平衡法和地力差减法两种方法。
(一)养分平衡法
1.基本原理 养分平衡法是目前国际上应用较广的一种估算施肥量的方法。
其原理是:
在施肥条件下农作物吸收的养分来自于土壤和肥料,农作物总需肥量与土壤供肥量之差即是实现计划产量的施肥量。
其计算公式如下。
土壤施肥量=(目标产量所需养分量—土壤养分供应量)/(肥料中有效养分含量×肥料当季利用率)=(目标产量×单位产量的养分吸收量-土壤养分供应量)/ (肥料中有效养分含量×肥料当季利用率)
从上式可看出,计算施肥量,必须有计划产量(目标产量)、单位产量的养分吸收量、土壤养分供应量、肥料有效养分含量和肥料利用率五个参数。
2.参数的确定
(1)目标产量 即计划产量,是决定肥料需要量的原始依据。
土壤肥力是决定作物产量高低的基础,所以目标产量应根据土壤肥力来确定。
通常以空白田产量(或无肥区产量)作为土壤肥力的指标,但在推广配方施肥时,常常不能预先获得空白田产量,为此,可采用当地前三年作物的平均产量为基础,增加10%~15%的增产量作为目标产量较为切合实际。
如果提出无法实现的目标产量,那就失去了应用这一方法的实际意义。
(2)单位产量的养分吸收量 是指每生产一个单位(如每百千克)经济产量时,作物地上部养分吸收总量。
一般可用下式计算。
单位产量养分吸收量= 作物地上部分吸收总量/作物经济产量×应用单位
作物地上部养分吸收总量可分别测定茎、叶、籽实的重量及其养分含量,分别计算,累加获得。
由于作物对养分具有选择吸收的特性,同时作物组织的化学结构也比较稳定,所以作物单位产量养分吸收量在一定范围内变化,常常可以看作是一个常数。
在生产实践中可以应用现成的科研成果,一般在科技文献中可以查到,或者采样分析植株和产品的养分含量,从而算出单位产量养分吸收量。
主要作物地上部分氮、磷、钾养分含量见1表,部分作物的单位产量养分吸收量列于2表。
表1 主要作物地上部分氮磷钾养分含量 (%)
作物
收获部分
茎、叶
氮(N)
磷(P2O5)
钾(K2O)
氮(N)
磷(P2O5)
钾(K2O)
玉 米
小 麦
棉 花
油 菜
大 豆
豌 豆
大 麦
高 粱
谷 子
荞 麦
蚕 豆
红 豆
马铃薯
烤 烟
1.465
2.160
3.920
3.966
6.272
4.377
2.016
1.326
1.456
1.100
3.959
5.85.
1.167
2.634
0.726
0.847
1.438
1.555
1.456
0.939
0.657
0.882
0.611
0.412
1.223
3.321
0.414
0.421
0.634
0.510
1.105
1.483
2.056
1.320
1.006
0.476
0.710
0.276
1.320
3.000
1.511
2.219
0.748
0.565
1.167
0.782
1.289
1.400
0.479
0.436
0.595
0.850
4.160
1.195
0.987
1.626
0.943
0.153
0.561
0.341
0.396
0.350
0.236
0.389
0.156
0.710
0.229
1.855
0.197
0.655
1.519
1.536
2.077
1.807
1.544
0.498
1.319
1.447
2.062
2.172
1.322
0.594
0.802
3.257
表2 不同作物形成百千克经济产量所需要的养分数量
作物
收获物
从土壤中吸取氮、磷、钾的数量(千克)①
氮(N)
磷(P2O5)
钾(K2O)
春小麦
大 麦
荞 麦
玉 米
谷 子
高 粱
马铃薯
大 豆
棉 花
油 菜
烟 草
大 麻
甜 菜
黄 瓜
茄 子
番 茄
胡萝卜
萝卜
甘蓝
洋葱
芹菜
菠菜
大葱
苹果
梨
葡萄
桃
籽粒
籽粒
籽粒
籽粒
籽粒
籽粒
块根
豆粒
籽棉
菜籽
鲜叶
纤维
块根
果实
果实
果实
块根
块根
叶球
葱头
全株
全株
全株
果实
果实
果实
果实
3.00
2.70
3.30
3.57
2.50
2.60
0.50
7.20
5.00
5.80
4.10
8.00
0.40
0.40
0.30
0.45
0.31
0.60
0.41
0.27
0.16
0.36
0.30
0.30
0.47
0.60
0.48
1.00
0.90
1.60
0.86
1.25
1.30
0.20
1.80
1.80
2.50
1.00
2.30
0.15
0.35
0.10
0.50
0.10
0.31
0.05
0.12
0.08
0.18
0.12
3.00
0.55
4.00
3.8
2.50
2.20
4.30
2.14
1.75
3.00
1.06
4.00
4.00
4.30
6.00
5.00
0.60
0.55
0.40
0.50
0.50
0.50
0.38
0.23
0.42
0.52
0.40
0.32
0.48
0.72
0.76
注:
①包括相应的茎、叶等营养器管的养分效量
②块根、块茎、果实均为鲜重,籽粒为干重
③大豆、花生等豆科作物从土壤中吸取其所需氮素的1/3左右
(3)土壤供应养分量 确定土壤供应养分量一般有以下几种方法。
①无肥区产量法:
用无肥区或不施该养分的小区的作物产量所吸收的养分量作为土壤养分供应量。
即在地块上设置不施肥区(CK)、施氮磷不施钾区(NP)、施氮钾不施磷区(NK)、施磷钾不施氮区(PK)和氮磷钾全施区(NPK)5个处理,用不施肥区的产量计算土壤氮、磷、钾等养分供应量,公式表达为:
土壤养分供应量=CK区作物产量×单位产量养分吸收量
此法一方面既直观又实用,但另一方面,空白田产量常受最小养分的制约,产量水平很低。
因此,在肥力较低的土壤上,用它估计出来的施肥量往往容易偏高。
而在肥力较高的土壤上,由于作物对土壤养分的依赖率较大(即作物一生中吸自土壤的养分比例较大),据此估算出来的获得一定产量的施肥量往往偏低,这时可能出现削弱地力的情况而不易及时察觉,对此应给予注意。
为使土壤供应养分量能够接近实际,在有试验条件的情况下,应用缺素区产量来表示土壤供应养分量。
因为缺素区产量是在保证除缺乏元素外其他主要养分正常供应的条件下获得的,所以产量水平比空白田产量要高。
因此,用缺素区产量表示土壤供应养分量,并以此估算的施肥量也比较合理。
例如,以PK区的产量计算土壤供氮量,公式表达为:
土壤供氮量=PK区作物产量×单位产量N养分吸收量
同理,分别以NP区和NK区的产量计算土壤供钾量和供磷量。
②建立土壤有效养分测定值与土壤养分供应量之间的数学模型:
在布置CK,NP、PK、.NK和NPK五区田间试验的基础上,试验前采集供试土壤耕层混合土样,用科学方法分析土壤的有效养分含量(称为“土测值”),试验后用上法计算土壤2供肥量,然后建立土测值与土壤供肥量之间的数学模型。
经大量研究发现,土壤供肥量与土测值间是对数曲线关系而非直线关系。
为所得数学模型达到显著以上水平,必须在同类型土壤的不同肥力水平地块上(肥力高、中、低均匀分布)多点(30点以上)进行田间试验。
一经得到该地区土测值与土壤供肥量间的显著回归方程(针对某一作物而言),以后就可直接测定土壤有效养分含量,代入回归方程即可快速算出土壤供肥量。
③土壤养分测定值换算法:
选用经研究证明作物产量与土壤养分测定值相关性很好的化学测试方法测定土壤中养分含量。
土壤养分测定值(用毫克/千克表示)在一定程度上反映出土壤中当季能被作物吸收利用的有效养分含量,因而可以更好地用以表示土壤养分供应量。
鉴于土壤养分测定值是一个相对值而非绝对含量,可以假设土壤速效养分有个“利用率”,只要找到了这个“利用率”,就可算出土壤养分的供应量。
为不使其与“肥料利用率”相混淆,称之为“土壤养分校正系数”。
于是,土壤养分供应量的计算公式就变为:
土壤养分供应量(千克/公顷)=土壤养分测定值(毫克/千克)×2.25×校正系数
土壤养分校正系数=土壤养分供应量(千克/公顷)/土壤养分测定值(毫克/千克)×2.25
=缺肥区作物养分吸收量(千克/公顷) /土壤养分测定值(毫克/千克)×2.25
式中的2.25是土壤养分测定值毫克/千克换算成千克/公顷(土壤中养分供应量和施肥量的单位)的乘数。
若土壤中养分供应量和施肥量的单位为千克/667平方米(亩)时,这个乘数值应为0.15。
因此,当利用土壤养分测定值来表示土壤养分供应量时,养分平衡法的计算式可改写如下:
施肥量(千克/公顷)=(目标产量×单位产量养分吸收量一土壤养分值×2.25×校正系数)/(肥料中有效养分含量*肥料当季利用率)
施肥量(千克/667平方米)=(目标产量×单位产量养分吸收量一土壤养分值×0.15×校正系数)/(肥料中有效养分含量*肥料当季利用率)
一般来说,在贫瘠的田块上,土壤养分测定值很低,校正系数取>1的数值;反之,在肥沃的土壤上,土壤养分测定值很高,校正系数往往取<1的数值为好。
(4)肥料中养分含量 化学肥料养分含量都较稳定,一般在肥料包装袋上都有标注,也可以查肥料手册或其他资料;有机肥料养分含量不大一致,一般需采样测定其养分含量。
(5)肥料利用率 肥料当季利用率是指当季作物从所施肥料中吸收利用的养分数量占肥料中该养分总量的百分数。
目前,测定肥料利用率有两种方法。
①同位素肥料示踪法:
例如,如将32P化学磷肥施入土壤,成熟时分析测定作物所吸收利用32P的数量,就可计算出该磷肥的当季利用率。
此法准确,但一般单位无法采用。
②田间差减法:
即在田间布置不同肥料处理的试验,用施肥区作物对该养分的吸收量减去不施该养分区的作物吸收量,其差值除以所施养分总量,即为肥料利用率。
公式表达为:
肥料利用率(%)=(全肥区作物吸收该养分量一不施该养分区作物吸收该养分量)/(肥料施用量×肥料中的有效养分%)×100
如在田间布置CK、NP、PK、NK和NPK五区试验,则氮肥利用率的计算式是:
氮肥利用率(%)=(NPK区作物吸N量-PK区作物吸N量)/(氮肥放用量×氮肥含氮量)×100
同理,可计算磷肥利用率和钾肥利用率。
影响肥料利用率的因素很多,除了与作物种类、土壤类型、气候条件、栽培技术等有关外,在很大程度上还取决于肥料品种和施用技术。
水田的氮肥利用率一般为20%~50%,旱地为40%~60%。
磷肥的利用率在10%~25%之间,一般禾谷类作物和棉花对磷肥的利用率较低,而豆科作物和绿肥作物对磷肥的利用率较高。
钾肥利用率一般为50%~60%。
有机肥中氮素利用率一般为10%~30%,磷素利用率一般为30%~50%,钾素利用率一般为60%~90%。
同样的肥料,施用方法不同,其利用率也不同,如碳铵深施覆土时利用率可提高到40%左右,而表施仅为25%左右;尿素深施利用率为40%~60%,表施为30%左右。
对旱作土壤来说,土壤水分含量对肥料利用率的影响极大,在一定的田间持水量范围内,肥料利用率随土壤水分减少而降低。
因此,在可预测的特殊年份的干旱或多雨情况下,对肥料利用率应作相应调整。
不同肥料的当季利用率列于表3,供参考。
表3 不同肥料的当季利用率
肥料名称
利用率(%)
肥料名称
利用率(%)
肥料名称
利用率(%)
一般圈粪
土圈粪
堆沤肥
坑 肥
人粪尿
新鲜绿肥
20~30
15~25
25~30
30~40
40~60
30~40
氨 水
硫酸铵
硝酸铵
氯化铵
碳 铵
尿 素
40~50
50~60
50~65
40~50
40~55
40~50
过磷酸钙
钙镁磷肥
磷矿粉
硫酸钾
氯化钾
草木灰
20~25
20~25
10
50~60
50~60
30~40
有两点值得注意:
一是肥料的施用量要适当,过量施肥必然导致肥料利用率降低;二是栽培管理要能保证作物生长发育正常,否则易出现营养生长过旺,引起经济产量不高而造成肥料利用率偏低的问题。
为使这一参数准确可靠,最好在当地土壤肥力条件下通过试验获得第一手资料。
3、方法评价 养分平衡法的优点是概念清楚,容易掌握,一般不必做田间试验,就能估算出施肥量,比较省事。
缺点是由于土壤具有缓冲性能,土壤养分常处于动态平衡之中,土壤养分测定值只是一个相对量,不能直接换算出绝对的土壤供肥量,需要用校正系数加以调整,而校正系数变异较大,很难准确求出。
此法的精确度受各个参数的影响较大,所以计算出的施肥量仅是一个概数。
如果各项参数都比较合理可靠,此法在配方施肥中有其实用价值。
(二)地力差减法
地力差减法是根据目标产量和土壤生产的产量差值与肥料生产的产量相等的关系来计算肥料的需要量,进行配方施肥的方法。
所谓地力就是土壤肥力,在这里用产量作为指标。
作物的目标产量等于土壤生产的产量加上肥料生产的产量。
土壤生产的产量是指作物在不施任何肥料的情况下所得到的产量,即空白田产量,它所吸收的养分全部采自于土壤,从目标产量中减去空白田产量,就是施肥后所增加的产量。
肥料的需要量可按下列公式计算。
施肥量=[作物单位产量养分吸收量×(目标产量-空白田产量)]/(肥料中有效养分含量*肥料当季利用率)
地力差减法的优点是不需要进行土壤测试,避免了养分平衡法每季都要测定土壤养分的麻烦,计算也比较简便。
但前面已经提到,空白田产量是决定产量诸因子的综合结果,它不能反映土壤中若干营养元素的丰缺状况和哪一种养分是限制因子,只能根据作物吸收量来计算需要量。
一方面,不可能预先知道按产量计算出来的用肥量,其中某些元素是否满足或已造成浪费;另一方面,空白田产量占目标产量中的比重,即产量对土壤的依赖率,是随着土壤肥力的提高而增加的,土壤肥力越高时,得到的空白田产量也越高,而施肥增加的产量就越低,从这个产量计算出来的施肥水平也就越低。
因此,作物产量越高,通过施肥归还到土壤中的养分越少,特别是氮肥用量不足最容易出现地力亏损而使土壤肥力下降,而在生产实践的短期内往往不被察觉,应引起注意。
下面举两个例子说明如何应用地力差减法来确定肥料施用量。
[例1]某块地经试验得知不施肥(空白区)玉米产量为350千克,计划目标产量为600千克,问需要施多少氮、磷、钾养分?
解:
先查有关资料,得知形成100千克玉米籽需要的养分为氮(N)2.6千克、磷(P205)O.9千克、钾(K20)2.1千克。
又查得当地的氮、磷、钾肥当季利用率分别为30%,25%和40%。
然后根据地力差减法公式计算肥料需要量,分别计算如下:
需要施氮(N)量=2.6÷100×(600-350)=21.7(千克)
需要施磷(P2O5)量=0.9÷100×(600-350)=9.0(千克)
需要施钾(K2O)量=2.1÷100×(600-350)=13.1(千克)
[例2] 如果每667平方米(亩)施用有机肥2000千克,其含氮(N)0.4%,含磷(P205)O.2%,含钾(K2O)0.8%,利用率分别为20%,15%,20%。
那么在上例需要施多少尿素、过磷酸钙和氯化钾?
解:
一般来说,有机肥中的氮作为补偿地力考虑。
有机肥当季可提供的磷、钾养分为:
磷(P205)=2000×0.2%×15%=0.6(千克)
钾(K20)=2000×0.8%×20%=3.2(千克)
因此,应补施化肥的数量分别为:
应补施氮(N)=21.7千克,磷(P2O5)=9-0.6=8.4千克,钾(K2O)=13.1-3.2=9.9千克
从肥料袋上查得尿素含氮(N)46%,过磷酸钙含磷(P2O5)16%,氮化钾含钾(K2O)60%,可计算需要补施的尿素为47.2千克、过磷酸钙52.5千克、氯化钾16.5千克。
三、效应函数法
效应函数法可通过简单的对比试验或应用肥料用量试验,甚至正交、回归等试验设计,进行多点田间试验,从而选出最优的处理,确定肥料的施用量,主要有以下三种方法。
(一)肥料效应函数法的基本原理是:
肥料效应函数法是以田间试验为基础,采用先进的回归设计,将不同处理得到的产量进行数理统计,求得在供试条件下产量与施肥量之间的数量关系,即肥料效应函数或称肥料效应方程式。
从肥料效应方程式中不仅可以直观地看出不同肥料的增产效应和两种肥料配合施用的交互效应,而且还可以计算最高产量施肥量(即最大施肥量)和经济施肥量(即最佳施肥量),以作为配方施肥决策的重要依据。
(二)养分丰缺指标法1.基本原理 利用土壤养分测定值与作物吸收养分之间存在的相关性,对不同作物通过田间试验,把土壤养分测定值以作物相对产量的高低分等级,制成土壤养分丰缺指标及相应施肥量的检索表。
当取得某一土壤的养分值后,就可以对照检索表了解土壤中该养分的丰缺情况和施肥量的大致范围。
2.指标的确定 养分丰缺指标是土壤养分测定值与作物产量之间相关性的一种表达形式。
确定土壤中某一养分含量的丰缺指标时,应先测定土壤速效养分,然后在不同肥力水平的土壤上进行多点试验,取得全肥区和缺素区的相对产量,用相对产量的高低来表达养分丰缺状况。
例如,确定氮、磷、钾的丰缺指标时,可安排NPK、PK、NK、NP四个处理。
除施肥不同外,其他栽培管理措施与大田相同。
确定磷的丰缺指标时,则用缺磷(NK)区的作物产量占全肥(NPK)区的作物产量的份额表示磷的相对产量,其余类推。
从多点试验中,取得一系列不同含磷水平土壤的相对产量后,以相对产量为纵坐标,以土壤养分测定值为横坐标,制成相关曲线图(图)。
在取得各试验土壤养分测定值和相对产量的数据后,以土壤速效养分测定值为横坐标(x),以相对产量为纵坐标(y)作图以表达两者的相关性(一般拟合y=a+blgx或y=x/b+ax方程)。
为使回归方程达显著以上水平,需在30个以上不同土壤肥力水平(即不同土壤养分测得值)的地块上安排试验,且高、中、低的土壤肥力尽量分布均匀,其他栽管措施应一致。
不同的作物有各自的丰缺指标,在配方施肥中,最好能通过试验找出当地作物丰缺指标参数,这样指导施肥才科学有效。
由于制订养分丰缺指标的试验设计只用了一个水平的施肥量,因此,此法基本上还是定性的。
在丰缺指标确定后,尚需在施用这种肥料有效果的地区内,布置多水平的肥料田间试验,从而进一步确定在不同土壤测定值条件下的肥料适宜用量。
3.方法评价 此法的优点是直观性强,定肥简捷方便,缺点是精确度较差。
由于土壤氮的测定值与作物产量之间的相关性较差,所以该法一般只适用于确定磷、钾和微量元素肥料的施用量。
(三)氮、磷、钾比例法
通过一种养分的定量,然后按各种养分之间的比例关系来决定其他养分的肥料用量,例如,以氮定磷、定钾,以磷定氮等。
通过田间试验(多因子或单因子)得出氮、磷、钾的最适用量,然后计算出三者之间的比例关系,这样就可确定其中一种养分的定量,再按各种养分之间的比例关系,来决定其他养分的肥料用量。
这种方法称为氮、磷、钾比例法。
利用此法,根据不同土壤类型和肥力水平,可以制定出氮、磷、钾适宜配方表,使农民易于掌握应用。
这种方法的优点是减少了工作量,也易为群众所掌握,推广起来比较方便迅速。
缺点是存在地区和时效的局限性。
因此,要针对不同作物和不同土壤,必须预先做好田间试验,对不同土壤条件和不同作物相应地作出符合于客观要求的肥料氮、磷、钾比例。
特别要注意的是不要把作物吸收氮、磷、钾的比例与作物应施氮、磷、钾肥料的比例混淆起来,否则,确定的施肥量就不正确。
[例1]某县试验得出春小麦施用氮、磷、钾肥料的适宜比例为1:
0.47:
0.66。
问目标产量500千克时需施氮、磷、钾的化肥各是多少?
解:
用氮、磷、钾比例法计算施肥量,可以氮定磷、钾,也可以磷、钾定氮。
①以氮定磷、钾:
先用养分平衡法把应施的氮量确定下来,然后按比例换算成磷、钾肥用量。
应施氮素为:
N=500×0.18=9(千克),折合尿素19.6(千克);
根据施肥比例,磷、钾肥用量分别为:
P205=9×0.47=4.23(千克),折合过磷酸钙(含P2O516%)为26.4(千克);
K2O=9×0.66=5.94(千克),折合硫酸钾(含K2O48.5%)为12.2(千克)
②以磷定氮、钾:
先用田间试验法或丰缺指标法把磷肥用量确定下来,然后按比例求氮肥或钾肥用量。
[例2]测得土壤有效磷含量10毫克/千克,可施磷(P205)3千克,应施含氮17%的碳酸氢铵多少千克?
应施含K2O48.5%的硫酸钾多少千克?
解:
根据上述比例关系,得1千克P2O5应配施1/0.47千克N,1千克P205应配施0.66/0.47的K2O,则应施碳酸氢铵:
3×(1/0.47)÷17/%=37.5(千克);应施硫酸钾:
3×(O.66/0.47)÷48.5%=8.7(千克)
配方施肥中有机肥的计量使用
配方施肥必须走有机和无机相结合的施肥道路,在施用有机肥保持土壤肥力不断增长的前提下,配合施用化肥。
(一)有机肥料的最低用量
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