1、含义
平衡计量施肥的含义是:在施肥条件下农作物吸收的养分来自土壤和肥料,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。其计算表达式为:
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、
土壤提供养分量、肥料有效养分含量和肥料利用率5个参数。下面分别介绍这5个参数的确
定方法。
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2、目标产量的确定
目标产量指标是"以产定肥"的基础,要综合考虑生产水平、土壤肥力与作物品种的遗
传生产潜力来科学地拟定,一般采用"以土定产"的方法。
以土定产,即按照土壤肥力来确定作物的当季"计划产量"(或称目标产量)。施用肥
料可以有效地提高作物产量,然而其提高的程度与土壤肥力密切相关,土壤肥力越高,施
肥对作物增产的作用则相对较小。土壤肥力是一个综合指标,既包括土壤养分的有效供应
量,又包括影响养分的各种土壤条件。在配方施肥中,通常把作物种在土壤中而不施任何
肥料所得的产量(即"空白田产量"),称为"土壤肥力的综合指标"。以空白田产量代表土
壤肥力指标,来计算它在施用肥料而能获得的最高产量中所占的比例,称之为作物产量对
土壤的依赖率。经大量试验证明,作物产量对土壤的依赖率与空白田产量呈直线关系:
代表施用肥料后可获得的最高产量;、为直线回归系数。经转换,上式变为:。
只要知道一田块的空白产量,即可用此方程算出其目标产量。
这里需要注意的是, 与 必须是相同气候条件下在同类型土壤上同一年份栽种同一作物
品种,并采用相同管理措施而取得的。为扩大公式的肥力适应范围,试验点需在30个以上,
并尽量均匀分布于肥力高、中、低、极低等各水平。
在实际推广应用中,土壤的空白田产量常不可能预先得知,或当地尚未取得该作物的定
产公式。为简化起见,通常用当地前三年在正常年景下获得的平均产量为基数,再综合考虑
品种的更新、栽培技术的提高及改进施肥方法后可增产5-15%来计算目标产量。
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3、单位产量养分吸收量的确定
作物单位产量养分吸收量是指每生产一个单位(如千克、每百千克等)经济产量作物所
吸收的养分量。由于作物是活的生物体,组织的化学结构比较稳定,对养分又有选择性吸收
的特性,所以作物单位产量养分吸收量一般是一个常数。在推广中可以应用现成的科研成果,
一般在肥料手册中可以查到;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。部分作物的单位产量养分吸收量列于下表:
作物单位产量养分吸收量 (单位:kg/100kg)
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4、土壤养分提供量的确定
养分平衡施肥法中"土壤养分供应量"这一参数,是国内外学者最为关注而一直未能完满
解决的议题。
①无肥区产量法 养分平衡法原理创立者曲劳(Troug)提出,把不施该养分区的作物
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,
以PK区的产量计算土壤供氮量,公式表达为:
同理,以NP区的产量计算土壤供钾量,以NK区的产量计算土壤供磷量。
此法一方面既直观又实用,但另一方面,须每年在不同肥力水平的土壤上布置田间试验,
才能获得各地块的土壤供肥量,这样工作量大,推广周期又过长。因此,此方法实际上并没
大面积推广。
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 在地块上布置CK、NP、
PK、NK和NPK 5区试验的基础上,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土壤养分换算法 为了用土壤测试来规范土壤养分供应量,曲劳又提出了一个十分
巧妙的方法:鉴于土壤养分测定值是一个相对值而无绝对含量这意,他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"土壤养分换算系数"。于是土壤养分供应量的计算公式就变为:
式中的2.25是土测值mg/kg换算成kg/hm2的乘数。
经大量研究,已证实了土壤养分换算系数与土测值之间是呈降幂函数回归关系。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)进行多点(30点以上)田间试验
(种同一品种作物),建立土测值与土壤养分换算系数间的显著性回归方程,以后就可直接
通过土测值计算土壤养分换算系数,进而计算土壤供肥量。
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5、肥料有效养分含量的确定
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;有机
肥料养分含量不大一致,一般需采样测定其养分含量。
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6、肥料当季利用率的确定
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 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。
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:
如在田间布置CK、NP、PK、NK和NPK 5区试验,则氮肥利用率的计算是:
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。一般氮肥利用率,水田为20-50%,旱地为40-60%。
磷肥的利用率在10-25%之间,根据全国849个试验结果统计,水稻对磷肥的利用率变幅为8-20%,
平均14%;小麦为6-26%,平均10%;玉米为10-23%,平均18%;棉花为4-32%,平均6%。一般
禾谷类种类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-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,如碳铵深施覆土的利用率可
提高到40%左右,而表施仅28%;尿素深施利用率为40-60%,表施为32%。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下表: