基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學效率的水稻和玉米推薦施肥方法研究.pdf

1、針對當前中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料不合理施用帶來肥料利用率低的現(xiàn)狀，以及我國小農(nóng)戶經(jīng)營、作物種植茬口緊，測土施肥實現(xiàn)困難等問題，迫切需要建立基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學效率的作物推薦施肥方法。本研究以多年多點的試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用QUEFTS(Quantitative Evaluation of theFertility of Tropical Soil)模型研究我國不同種植季節(jié)類型水稻養(yǎng)分吸收特征參數(shù)，同時結(jié)合田間試驗，分析不同種植類型水稻產(chǎn)量反應(yīng)、農(nóng)

2、學效率和土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)特征及不同管理措施下的產(chǎn)量差，在此基礎(chǔ)上建立基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學效率的水稻推薦施肥方法。同時采用計算機軟件技術(shù)，把復雜的推薦施肥模型簡化成用戶方便使用的水稻養(yǎng)分專家系統(tǒng)（Nutrient Expert，簡稱NE），并通過田間驗證，對水稻養(yǎng)分專家系統(tǒng)參數(shù)進行校正和改進。同時，對已建立的玉米養(yǎng)分專家系統(tǒng)進行校正，通過多年多點的田間試驗研究其農(nóng)學效應(yīng)、經(jīng)濟效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)。取得的主要研究進展如下:
　　(1)收集和匯

3、總了2000-2013年中國水稻主產(chǎn)區(qū)2218個水稻試驗，應(yīng)用QUEFTS模型分析了不同種植類型水稻產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收之間的關(guān)系。在潛在產(chǎn)量的60％-70％范圍內(nèi)水稻養(yǎng)分吸收隨產(chǎn)量增長呈直線增長。一季稻生產(chǎn)1000 kg籽粒地上部干物質(zhì)養(yǎng)分需求分別為14.8 kg N、3.8kg P和15.0 kgK，而相應(yīng)的養(yǎng)分內(nèi)在效率分別為67.6 kg籽粒/kg N、263.2 kg籽粒kg P和66.7 kg籽粒/kg K。早/中/晚稻生產(chǎn)1000

4、 kg籽粒地上部干物質(zhì)養(yǎng)分需求分別為17.1 kgN、3.4kg P和18.4 kgK，而相應(yīng)的養(yǎng)分內(nèi)在效率分別為58.5 kg籽粒/kg N、294.1 kg籽粒/kgP和54.3 kg籽粒/kgK。一季稻N∶P∶K比例為3.89∶1∶3.95，而早/中/晚稻N∶P∶K比例為5.03∶1∶5.41。
　　(2)應(yīng)用QUEFTS模型擬合不同目標產(chǎn)量下籽粒養(yǎng)分吸收。一季稻和早/中/晚稻兩組數(shù)據(jù)的N、P和K籽粒養(yǎng)分吸收非常相近。每生產(chǎn)

5、1000 kg籽粒產(chǎn)量，一季稻籽粒需要吸收10.6 kg N、2.6 kgP和3.2 kg K，早/中/晚稻籽粒需要吸收10.6 kgN、2.7 kgP和3.1 kgK。當目標產(chǎn)量達到潛在產(chǎn)量的80％時，一季稻籽粒N、P和K養(yǎng)分吸收分別占地上部養(yǎng)分吸收的72％、69％和22％，早/中/晚稻分別為62％、80％和17％。
　　(3)水稻N、P和K肥的平均產(chǎn)量反應(yīng)分別為2.4、0.9和1.0 t/ha，平均基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)分別為91.3、

6、27.5和139.1 kg/ha，平均農(nóng)學效率分別為13.0、12.7和8.4 kg/kg，平均相對產(chǎn)量分別為0.71、0.89和0.89。確定土壤養(yǎng)分供應(yīng)等級低、中、高的相對產(chǎn)量參數(shù)N的分別為0.63、0.71和0.81;P的分別為0.84、0.91和0.96;K的分別為0.85、0.91和0.95。產(chǎn)量反應(yīng)與相對產(chǎn)量關(guān)系呈顯著線性負相關(guān)，與農(nóng)學效率呈顯著二次曲線關(guān)系。
　　(4)構(gòu)建了基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學效率的水稻推薦施肥模型和

7、養(yǎng)分專家系統(tǒng)。田間試驗結(jié)果表明，與農(nóng)民習慣施肥（Farmer's practice，簡稱FP）和測土施肥（Soil testing，簡稱OPTS）相比，應(yīng)用養(yǎng)分專家系統(tǒng)產(chǎn)量分別提高了4.2％和2.6％，而經(jīng)濟效益分別增加了859和585元/ha。氮素回收率(REN)分別提高了9.2和6.2個百分點，氮素農(nóng)學效率(AEN)分別提高了2.8和1.8 kg/kg，而氮素偏生產(chǎn)力(PFPN)分別提高了4.8和3.0 kg/kg。
　　(5

8、)校正了玉米養(yǎng)分專家系統(tǒng)中的可獲得產(chǎn)量、產(chǎn)量反應(yīng)和相對產(chǎn)量等參數(shù)。判定土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)低、中和高的相對產(chǎn)量參數(shù)N分別為0.70、0.82和0.90;P分別為0.86、0.91和0.96; K分別為0.83、0.89和0.95。
　　(6)在華北和東北七省開展的玉米田間驗證試驗結(jié)果表明，與FP相比，NE節(jié)約了30.4％的氮肥和11.3％的磷肥，增加了鉀肥施用，NE最高可提高產(chǎn)量6.1％，增加了經(jīng)濟效益137-1711元/ha。NE處

9、理的AEN、REN和PFPN分別提高了3.9 kg/kg、10.2個百分點和17.2 kg/kg，當季氮素表觀損失平均降低了35.6 kg N/ha;三年玉米定位試驗顯示，NE處理比FP處理減少氮肥投入66 kg N/ha，但產(chǎn)量提高了0.6 t/ha，經(jīng)濟效益增加了1421元/ha，其中由增產(chǎn)而增加的效益占總效益的91.3％。NE處理的氮、磷和鉀的回收率分別提高了11.3、7.6和7.7個百分點，農(nóng)學效率分別提高了5.4、9.3和4.