郑荔敏，黄珍发，潘春扬
（福建省莆田市土壤肥料技术站，福建莆田351100）
摘要：为了解决过量施肥、盲目施肥、肥料利用率偏低等问题，通过大量的田间肥料试验，研究施肥指标体系，旨在更好地指导当地农民科学施肥。根据“3414”田间试验结果，将土壤养分含量水平划分为“丰富”、“中等”和“缺乏”3 个等级，建立莆田地区甘薯土壤速效氮磷钾丰缺指标。结果表明，与甘薯相对产量75%~90%相对应的土壤碱解氮、有效磷和速效钾的丰缺指标临界值分别为85~128 mg/kg、10~24 mg/kg和42~115 mg/kg。通过肥料效应函数计算出的各试验点的推荐施肥量与相对应的土壤有效氮磷钾含量测试值之间呈指数回归关系，由回归方程得出，中等肥力水平下的推荐施氮量范围为114~168 kg/hm2，推荐施磷量范围为51~62 kg/hm2，推荐施钾量范围为159~323 kg/hm2。
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关键词 ：甘薯；丰缺指标；推荐施肥
中图分类号：S531 文献标志码：A 论文编号：2014-2550
基金项目：国家级测土配方施肥补贴项目。第一作者简介：郑荔敏，女，1984 年出生，福建莆田人，农艺师，硕士，主要从事土壤改良与作物平衡施肥工作。通信地址：351100 福建省莆田市城厢区文献西路646号莆田市农业局土肥站，Tel：0594-2282870，E-mail：zhenglimin1984@126.com。
收稿日期：2014-09-19，修回日期：2014-12-07。
The Study of Soil Test and Formula Fertilization Index System on Sweet PotatoZheng Limin, Huang Zhenfa, Pan Chunyang(Soil and Fertilizer Technical Station of Putian, Putian 351100, Fujian, China)Abstract: Because of excessive fertilization, blind fertilization and low fertilizer use efficiency, the study ofsoil test and formula fertilization index system on sweet potato was carried out through a lot of fieldexperiments of fertilizer to guide farmers for better scientific fertilization. This paper illustrated a system,based on the“3414”field tests, which divided soil nutrient content into sufficiency, medium and deficiencygrades and established indices to show the degree of sufficiency or deficiency on available N, P and K in soilfor sweet potato in Putian. The results indicated that the critical value of sufficiency and deficiency for soilalkali-hydrolyzable N, Olsen-P and available K were 85-128 mg/kg, 10-24 mg/kg and 42-115 mg/kg,corresponding to 75%-90% relative yield of the sweet potato. The recommended fertilizer amount from thefertilizer effect function and the soil NPK test values were exponential regression relation. Obtained from theregression equation, the recommended fertilizer amount of NPK were 114-168 kg/hm2, 51-62 kg/hm2 and 159-323 kg/hm2 under the medium fertility level.
Key words: Sweet Potato; Indicator of Lack and Abundance; Recommended Fertilization
有许多针对水稻[5]、小麦[6]、玉米[7]等的施肥指标体系的研究。尽管有关施肥指标体系的研究已经相当广泛，得出了许多实用性强的结论，但是，由于不同地区的土壤肥力、气候条件等存在较大差异，即便采用相同的测定方法，针对不同区域的同一种作物而言，其丰缺指标也存在差异[8]。此外，由于田间试验受外界环境等因素的影响较大，其结果的应用也需要通过大量的实践来进一步验证并推广。本研究旨在建立福建省莆田市城厢区、北岸经济开发区甘薯的土壤速效氮磷钾养分丰缺指标，以及不同土壤肥力状况下的甘薯推荐施肥量，以便更好地指导当地农民合理施肥。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验的设计方案采用的是测土配方施肥项目提出的“3414”完全实施方案（表1）[9]，即每个试验点，不同处理中的氮磷钾施用量一共设为4 个水平，布置了14 个处理，2 次重复，共28 个小区，随机区组排列，小区面积10~20 m2，同一个试验小区面积相同。试验地四周设置1 m宽以上的保护行。试验各处理对应的施肥量见表1。
其中各NPK处理组合的下标，数字“0”表示肥料施用量为零即不施肥，数字“2”表示平衡施肥的肥料用量，即推荐施肥量，数字“1”代表的肥料用量为“2”水平肥料用量的50%，数字“3”代表的用量为“2”用量的150%。
1.2 试验方法
于2010—2012 年，在莆田市城厢区、北岸地区选择具有代表性的土壤类型，主要有赤砂土、润砂土、（砂）埭土、（砂）埭田和黄泥砂田等，共布置了23 个田间试验。供试的甘薯品种为‘莆薯17 号’。试验用氮磷钾肥料分别为尿素（含N 46%，福建石化集团三明化工有限责任公司产品）、过磷酸钙（含P2O5 12%，铜陵市铜管山化工有限公司产品）、氯化钾（含K2O 60%，俄罗斯进口产品）。
试验于每年的7 月底进行，栽插前施基肥，采用畦中间开沟条施后覆土，其中尿素和氯化钾各处理分别按总施肥量的50%和40%施用，过磷酸钙则作为基肥一次性施入，一个月后施用追肥，结合中耕松土施夹边肥，追施尿素占总施肥量的50%，氯化钾占总施肥量的60%，在畦壁1/2 处开沟，施后覆土，浇水、除草等其他的管理措施与普遍的大田生产一致。试验甘薯于每年的12 月底采收，采收时按照处理小区的不同，使用独立的袋子分装，分别称量并记录下不同处理的甘薯产量。
1.3 土样采集与测定
试验前在选取的各个试验点，按照规范要求，采集待化验的土样。土壤中有效养分含量的测定，则采用常规的方法[10]：有效氮（即碱解氮）-采用碱解扩散法；有效磷（也称OlsenP）-采用的是0.5 mol/L 碳酸氢钠溶液浸提-钼锑抗比色法（也称为Olsen 法）；有效钾-采用的是l mol/L乙酸铵提取-火焰光度计测定的方法。
1.4 施肥指标体系的建立方法
1.4.1 计算相对产量的方法利用处理2（不施氮肥）、处理4（不施磷肥）、处理8（不施钾肥）与处理6（氮磷钾的最佳施肥量配比）的比值分别计算相对产量[11]如下：缺氮的相对产量= 处理2(N0P2K2) 产量/处理6(N2P2K2)产量×100%
缺磷的相对产量= 处理4(N2P0K2) 产量/处理6(N2P2K2)产量×100%
缺钾的相对产量= 处理8(N2P2K0) 产量/处理6(N2P2K2)产量×l00%
1.4.2 绘制曲线的方法运用Excel 软件，以试验点土壤有效氮磷钾养分含量测定值为横坐标，以氮、磷、钾的缺素相对产量为纵坐标，根据试验结果得出的数据，将土壤测试值与对应的缺素相对产量值在坐标轴上分别标出对应点，绘成散点图，并在散点图的基础上添加趋势线，得出缺素相对产量与土壤有效养分测试值之间的函数关系，以相对产量75%和90%为临界点，通过函数关系式获得土壤养分丰缺指标[12]。
不同土壤肥力水平下的推荐施肥量的确定则是将每个试验点中各个处理的产量与其相对应的施肥量进行回归分析，建立数学模型，再通过边际效应分析，得出每个试验点的最佳推荐施肥量[13]。以每个试验点的土壤有效氮磷钾养分含量测定值为横坐标，以最佳施肥量为纵坐标，绘制散点图后添加趋势线，获得施肥量与土壤有效氮磷钾测试值的函数关系。
2 结果与分析
以土壤有效氮磷钾测定值为横坐标，以缺素相对产量为纵坐标，绘制散点图。从坐标图上可以看出（图1~3），速效氮、磷、钾各点的分布整体满足对数模型所描述的动态特征。根据拟合效果，速效氮、磷、钾校验曲线均选择对数模型。
2.1 土壤速效氮磷钾养分丰缺指标的确定土壤碱解氮含量反映了土壤供应氮肥的能力。从图1 中可以看出，土壤供应氮肥的能力越高，不施氮肥处理的相对产量就越高，甘薯缺氮的相对产量和土壤碱解氮含量之间呈明显正相关关系，其校验曲线回归模型的F 值为49.64，达到极显著水平（见表2）。土壤碱解氮的测定值范围在32~115 mg/kg 之间，均值为67.91 mg/kg，缺氮相对产量范围为31%~88%。
从图2 中可以看出，甘薯缺磷的相对产量也是随着土壤有效磷含量的增加呈上升趋势，但其上升的幅度没有碱解氮的大，该回归模型的F 值也达到极显著水平（见表2）。土壤有效磷的测定值范围在5.9~81.1 mg/kg 之间，均值为29.43 mg/kg，缺磷相对产量为65%~112%。
同样地，土壤速效钾含量与甘薯缺钾相对产量也是正相关关系，缺钾相对产量随着土壤速效钾含量的增加而增加（见图3），其校验曲线回归模型的F值也达到极显著水平（见表2）。土壤速效钾的测定值范围在22~90 mg/kg 之间，均值为51.53 mg/kg，缺钾相对产量为55%~93%。
20 世纪80 年代，有关测土配方施肥的许多研究表明，对于旱作物来说，土壤中的速效养分，其临界指标值是以相对产量等于90%时候的土壤测试值作为养分丰富和中等的界限划分依据[14]。金耀青等[15]认为，土壤的肥力指标其水平等级划分为3 级即高、中、低水平或4 级即高、较高、中、低水平就足够了。相关研究中，相对于以上的3 级水平将土壤的速效养分含量3 个等级分别定为“丰富”、“中等”和“缺乏”，即相对产量达到90%以上时土壤的速效养分含量为“丰富”，在75%~90%之间设为“中等”，低于75%的等级为“缺乏”。根据表2中速效氮磷钾养分各自的校验曲线回归模型，求相对产量y等于75%和90%时，相对应的土壤速效氮磷钾含量x 的值，即通过方程x=exp[(y+0.8701)/0.3647]、x=exp[(y- 0.3858)/0.1608] 和x=exp[(y- 0.1917)/0.1492]，分别计算出土壤速效氮磷钾养分含量划分等级标准的临界值，在此基础上把该地区氮磷钾养分含量分为3个等级——“丰富”、“中等”和“缺乏”（见表3）。
2.2 不同肥力水平下的甘薯推荐施肥量采用DPS 软件建立二次多项式肥料效应函数。通过边际分析，求出每个试验点的最佳施肥量。以土壤有效氮磷钾养分测试值为横坐标，以氮磷钾最佳施肥量为纵坐标，绘制散点图后添加趋势线，获得推荐施肥量与土壤养分测试值的函数关系。
从图4 中可以看出，土壤推荐施氮量和相应试验点的土壤碱解氮含量之间满足指数回归模型，该回归方程的F 值检验结果为7.55，达极显著水平（见表4）。随着土壤速效氮含量的增加，甘薯的推荐施氮量相应的减少。由表4 的校验曲线回归方程y=364.94exp(-0.0091x)，计算出中等肥力水平下的推荐施氮量范围为114~168 kg/hm2。
从图5 中可以看出，土壤推荐施磷量和相应试验点的土壤有效磷含量之间也呈指数回归关系，显著性检验得出该回归方程的F 值也达极显著水平（见表4）。甘薯的推荐施磷量随着土壤有效磷含量的增加也相应的减少。由表4 的校验曲线回归方程y=71.43exp(-0.0142x)，得出中等肥力水平下的推荐施磷量范围为51~62 kg/hm2。
土壤推荐施钾量和相应试验点的土壤速效钾含量之间也满足指数关系（见图6），回归方程的F值检验达极显著水平（见表4）。从图6 中可以看出，随着土壤速效钾含量的增加，甘薯的推荐施钾量呈减少的趋势。同样地，由校验曲线回归方程y=485.44exp(-0.0097x)，计算出中等肥力水平下的推荐施钾量范围为159~323 kg/hm2。
3 结论与讨论
测土配方施肥工作前人已经做了大量的研究，不同地域不同作物的施肥指标体系也有了较为全面的论证，但是，由于不同地区的土壤肥力、气候条件等存在较大差异，即便采用相同的测定方法，针对不同区域的同一种作物而言，其丰缺指标也存在差异。此外，由于田间试验受外界环境等因素的影响较大，其结果的应用也需要通过大量的实践来进一步验证并推广。笔者的研究旨在建立福建省莆田市城厢区、北岸经济开发区甘薯的土壤速效氮磷钾养分丰缺指标，以及不同土壤肥力状况下的甘薯推荐施肥量，以便更好地指导当地农民合理施肥。
本研究根据“3414”田间试验结果，将土壤养分含量水平按相对产量划分为“丰富”、“中等”和“缺乏”3个等级，建立莆田地区甘薯土壤速效氮磷钾丰缺指标。结果表明：当土壤碱解氮含量<85 mg/kg、有效磷含量<10 mg/kg、速效钾含量<42 mg/kg 时，土壤有效养分含量表现为缺乏；当土壤碱解氮含量在85~128 mg/kg之间、有效磷含量在10~24 mg/kg 之间、速效钾含量在42~115 mg/kg 之间时，土壤速效养分含量为中等；当土壤碱解氮含量>128 mg/kg、有效磷含量>24 mg/kg、速效钾含量>115 mg/kg时，土壤速效养分含量为丰富。通过肥料效应函数计算出的各试验点的推荐施肥量与相对应的土壤有效氮磷钾含量测试值之间呈指数回归关系，回归方程的F 值检验均达到极显著水平。由函数方程得出，中等肥力水平下的推荐施氮量范围为114~168 kg/hm2，推荐施磷量范围为51~62 kg/hm2，推荐施钾量范围为159~323 kg/hm2。
本研究的试验结果与章明清等[16]对福建甘薯施肥指标的研究中得出的丰缺指标临界值和推荐施肥量存在一定的差异，可能因选择的校验模型不同，此外，因章明清等[16]是在福建的地域范围布置的试验，土壤差异性较大，而笔者的研究则更方便于莆田地区的指导性施肥。但试验结果的总体趋势是一致的，相对产量随土壤养分含量的增加均呈上升趋势，推荐施肥量与试验地基础土壤氮、磷、钾含量也均表现为较好的负相关。研究表明，建立在肥料效应函数—养分丰缺指标基础上的配方施肥技术，已趋于完善，然而果树方面的该项研究则较为少见。
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