CN104429269B - 一种双目标施肥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双目标施肥方法，它是根据作物目标产量和土壤有效养分目标含量来确定肥料施用量进行施肥的，其包括以下步骤：确定作物要达到的目标产量；确定土壤有效养分元素要达到的目标含量；获取作物每生产1吨产量对养分的吸收量；测定目前的土壤有效养分元素含量；获取土壤有效养分元素缓冲值；确定每亩耕作层土壤重量；确定元素转换成养分的系数；获取非肥料养分效果值；获取肥料有效率；获取所施肥料中的养分含量；计算出施肥量；最后按照计算出的施肥量施肥。按照本发明的施肥方法施肥，能将土壤供肥水平引向一种最佳的理想状态，既可使作物获得优质高产，又能减轻和避免养分流失及施肥造成的面源污染，对我国农业的发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于肥料学领域，具体涉及一种施肥方法，特别涉及基于作物目标产量和土壤养分目标含量来确定肥料施用量，再进行施肥的双目标施肥方法。
背景技术
目前我国确定肥料施用量的现有技术的方法主要有养分平衡法、养分分级指标法和肥料效应函数法等，下面针对这些方法的不足分别进行说明。
养分平衡法：计算公式为：Nf＝(Nc-EsNs)/Ef，该式中的土壤有效养分校正系数(Es)和肥料利用率(Ef)是通过田间试验来获取的。由于缺肥区的养分吸收量与作物种类、土壤肥力、气候条件和农艺措施有关，土壤有效养分校正系数(Es)不是一个固定的数值，测算得出的Es值变化太大，实用性不强。在肥料利用率(Ef)计算时，由于把缺肥区土壤供肥量当成了施肥区的土壤供肥量，计算得出的肥料利用率(Ef)不符合实际，重现性差，实用性也不好。至今以公式(Nf＝(Nc-EsNs)/Ef)为基础的养分平衡法还未能在我国测土配方施肥中很好地应用。
养分分级指标法：养分分级指标法是将土壤养分含量划分成不同的等级，依据不同的等级确定不同的肥料施用量。该方法属于一种半定量的方法，也是我国目前测土配方施肥中较广泛采用的方法。具体做法是：依据田间试验将缺肥区的相对产量按<50％、50—75％、75—95％、>95％将土壤养分分为4个等级，也有分成5个等级或6个等级的，然后依据养分划分的土壤养分等级确定肥料施用量。该方法精确度较低，且主观随意性较大。
肥料效应函数法：该方法要布置大量的田间试验，然后用产量与肥料施用量建立一元二次或其它类型的函数方程，然后按最高产量的95％计算出肥料施用量，以此作为生产上的推荐肥料施用量。该方法与土壤养分含量无关，不同的人、不同地点、不同时间、不同土壤、不同施肥措施所获得的结果是不一样的，且更新成本过高，不能推广使用。
其实，作物的肥料施用量应该由作物生产水平、作物需肥特性和土壤供肥水平来共同决定。上述方法不能达到理想效果的最主要的原因都是未能处理好土壤供肥水平的问题。
发明内容
鉴于以上不足，为了克服已有肥料施用量计算方法的不足，本方法提出了一种双目标施肥方法，即一种先根据预先设定的作物目标产量与土壤有效养分目标含量来测算出肥料施用量(以下简称“肥料施用量”)，然后根据得到的肥料施用量进行施肥。
一种双目标施肥方法，首先在预先设定的作物目标产量和土壤有效养分目标含量的基础上测算出肥料施用量，然后根据得到的肥料施用量进行施肥，所述肥料施用量的测算包括以下步骤：
步骤1：确定作物要达到的目标产量Y目；
步骤2：获取作物每生产1吨产量对养分的吸收量R；
步骤3：测定目前的土壤有效养分元素含量S测；
步骤4：确定土壤有效养分元素的目标含量S目；
土壤养分目标含量是指施肥后希望土壤养分达到的一种目标状态时的含量这种预先设定的土壤养分目标含量，是一种接近于土壤肥力理想状况时的土壤养分含量。该种土壤养分含量状况下的土壤，既能保证作物获得优质高产，又不会导致环境危害。
步骤5：获取土壤有效养分元素缓冲值C；
土壤有效养分缓冲值的含意是指土壤有效养分含量测定值每升高或降低1个测定单位所需要加入的养分量或土壤能释放出的养分量的值。
步骤6：确定每亩耕作层土壤重量W，采用下面公式进行计算：
W＝耕作层厚度×667×土壤容重/1000；
步骤7：确定元素转换成养分的系数k；
步骤8：获取非肥料养分效果值B；
非肥料养分效果值，即肥料以外的养分，包括来源于作物秸秆、降雨、灌溉、大气沉降、土壤固氮等养分对作物养分吸收量和土壤有效养分盈亏量产生的效果。
步骤9：获取肥料有效率E；
肥料有效率的含意是指肥料施用后肥料被作物吸收的养分及保存在土壤养分有效库中的养分之和占肥料养分施用量的百分比。
步骤10：获取所施肥料中的养分含量H；
步骤11：将上述步骤1-10中获得的参数代入以下公式中，计算得到肥料施用量：
F＝[Y目×R-(S测-S目)×C×W×k-B]/(E×H)(1)
式(1)中：F—肥料施用量，kg/亩；
Y目—作物要达到的目标产量，吨/亩；
R—作物每生产1吨产量对养分的吸收量，公斤/吨；
S测—土壤养分测定值，mg/kg；
S目—土壤养分目标含量，mg/kg；
C—土壤有效养分缓冲值；
K—元素转换成养分的系数；
W—每亩的耕作层土壤重量，百万公斤；
B—非肥料养分效果值，公斤/亩；
E—肥料有效率；
H—肥料中的养分含量；
式(1)中，Y目×R表示作物达到目标产量时对养分的吸收量；
式(1)中，(S测-S目)×C×W×K是指土壤养分达到目标含量时的土壤有效养分盈亏量，也就是土壤养分测定值(S测)相对于土壤养分目标含量(S目)可以提供的相对供肥量。
当S测<S目时，土壤相对供肥量为负值，所施肥料兼有向作物提供养分和提高土壤有效养分含量的双重作用；
当S测＝S目时，土壤相对供肥量为零，土壤供肥水平维持不变，作物吸收的养分由肥料提供；
当S测>S目时，土壤相对供肥量为正值，土壤中该养分的供肥水平已经高于目标状态，土壤会向作物提供养分而使自身供肥水平降低。
式(1)如果计算得出的结果F﹤0，则F取值为0；
作为本发明的进一步优化：所述的目标产量Y目是当地该作物平均产量的1.15倍；所述的作物每生产1吨产量对养分的吸收量R通过查阅肥料施用手册得到；所述土壤容重取值1.1；所述所施肥料中的养分含量H，直接采用生产厂家参数；所述土壤有效养分元素缓冲值C是同地区相同类型土壤通用C值；所述肥料有效率E值是同地区相同栽培模式下的通用E值。
作为本发明的进一步优化：所述土壤有效养分元素的目标含量S目的确定，根据以下途径按照1)—2)—3)—4)—5)的优先顺序确定：
1)由种植业主根据自己的实际需要确定；
2)是同地区相同作物通用的S目值；
3)由当地政府部门和技术部门组织有关专家联合制定；
4)依据田间调查测定来获取；
5)通过田间试验方法来获取。
作为本发明的进一步优化：所述土壤有效养分元素缓冲值C采用实验室测定值；
所述实验室测定方法是：在所述步骤3中测定目前土壤有效养分元素含量时，用同样的方法连续两次测定土壤样品中的有效养分元素含量，第2次用的土壤样品是经过第1次测定后的土壤样品，设第1次测定结果为S1，第2次测定结果为S2，则土壤有效养分元素的缓冲值为：
C＝S1/(S1-S2)(2)
作为本发明的进一步优化：所述土壤有效养分元素含量的测定中有效氮(N)元素含量用碱解还原扩散法测定，有效磷(P)元素含量用Olsen法测定，有效钾(K)元素含量采用乙酸铵提取火焰光度计法测定。
作为本发明的进一步优化：所述非肥料养分效果值B是同地区相同栽培模式下通用B值，即在特定地区的特定栽培模式下，综合多年多点的田间测定值，建立一个B值与土壤有效养分元素含量的关系式，所述B值直接通过土壤有效养分元素含量计算出来。
作为本发明的进一步优化：所述非肥料养分效果值B通过设置不施肥小区来获取，具有如下分步骤：
1)计算出不施肥区的土壤有效养分盈亏量P0：在种植前和作物收获后分别采集和制备分析用土壤样品，对土壤有效养分元素含量进行测定，采用常规分析方法，即土壤有效氮(N)元素含量测定用碱解还原扩散法，土壤有效磷(P)元素含量测定用Olsen法，土壤有效钾(K)元素含量测定采用乙酸铵提取火焰光度计法，计算土壤有效养分盈亏量P0：
P0＝(S0后－S0前)×C×W×k(3)
式中S0后是不施肥区收获后的土壤有效养分元素含量，S0前是不施肥区种植前的土壤有效养分元素含量，C是土壤有效养分元素缓冲值，W是每亩耕作层土壤重量，k是元素转换成养分的系数；
2)计算出不施肥区作物对养分的吸收量U0：在作物收获时测定作物收获物产量和作物废弃物产量，取植株样品，分别测定收获物部分和废弃物部分中的干物质含量及养分的含量，计算不施肥区作物对养分的吸收量U0：
U0＝(收获物部分产量×收获物部分干物质含量×收获物部分养分含量+废弃物部分产量×废弃物部分干物质含量×废弃物部分养分含量)/地块面积(4)
3)计算非肥料养分效果值B：
B＝U0+P0(5)
作为本发明的进一步优化：所述肥料有效率E比当地该作物平均肥料有效率E平多0.05，即E＝E平+0.05。
作为本发明的进一步优化：
所述步骤2中作物每生产1吨产量对养分的吸收量R针对氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)三种养分分别为RN、RP和RK；
所述步骤3中目前的土壤有效养分元素含量S测针对氮元素(N)、磷元素(P)和钾元素(K)三种养分元素分别为S测N、S测P和S测K；
所述步骤4中土壤有效养分元素的目标含量S目针对氮元素(N)、磷元素(P)和钾元素(K)三种养分元素分别为S目N、S目P和S目K；
所述步骤5中土壤有效养分元素的缓冲值C，针对氮元素(N)、磷元素(P)和钾元素(K)三种养分元素分别为CN、CP和CK；
所述步骤7中元素转换成养分的系数，针对氮元素(N)、磷元素(P)和钾元素(K)三种元素转换成三种养分氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)的系数k分别为1、2.29和1.205；
所述步骤8中非肥料养分效果值B，针对氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)三种养分分别为BN、BP和BK；
所述步骤9中肥料有效率E，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料分别为EN、EP和EK；
所述步骤10中所施肥料中的养分含量H，针对氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)三种养分分别为HN、HP和HK，直接采用生产厂家参数；
所述步骤11中肥料施用量的计算，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料的肥料施用量分别按照以下公式计算得到：
F氮肥＝[Y目×RN-(S测N-S目N)×CN×W-BN]/(EN×HN)(6)
F磷肥＝[Y目×RP-(S测P-S目P)×CP×W×2.29-BP]/(EP×HP)(7)
F钾肥＝[Y目×RK-(S测K-S目K)×CK×W×1.205-BK]/(EK×HK)(8)
本发明带来的有益技术效果：
本发明提供的一种双目标施肥方法，克服了已有肥料施用量计算方法的不足，在确定肥料施用量时，综合考虑到了作物产量水平、作物需肥特性及土壤目前的供肥水平与最佳理想供肥水平的差距，按照所述施肥方法进行施肥，既可使作物获得优质高产，又能将土壤供肥水平引向一种最佳的理想状态，减轻和避免养分流失和施肥造成的面源污染，对我国农业生产的健康稳定发展具有重要意义。
具体实施方式
本发明提出一种高效环保的施肥方法，首先需要基于预先设定的作物目标产量与土壤有效养分目标含量来确定肥料的施用量，然后再进行相应的施肥。所述肥料施用量的确定过程如下：
步骤1：确定作物要达到的目标产量Y目；
以当地该作物平均产量为基础，增加15％作为作物的目标产量，即Y目＝当地平均产量×1.15。
步骤2：获取作物每生产1吨产量对养分的吸收量R；
针对氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)，R有RN(每吨产量对N的吸收量)、RP(每吨产量对P2O5的吸收量)、RK(每吨产量对K2O的吸收量)。R通过查阅《世界肥料施用手册》(WorldFertilizerUseManual)，或有关研究人员公开发表的资料来获取。
步骤3：测定目前的土壤有效养分元素含量S测；
针对有效氮元素(N)、有效磷元素(P)和有效钾元素(K)，S测包含有S测N(土壤碱解氮含量)、S测P(土壤有效磷含量)和S测K(土壤速效钾含量)。在种植前，采集和制备土壤分析样品，土壤养分测定采用常规分析方法。土壤碱解氮含量用碱解还原扩散法测定，土壤有效磷含量用Olsen法测定，土壤速效钾含量采用乙酸铵提取火焰光度计法测定。用测定结果直接对S测N、S测P和S测K进行赋值。
步骤4：确定土壤有效养分元素的目标含量S目；
针对有效氮元素(N)、有效磷元素(P)和有效钾元素(K)，S目包含有S目N(土壤碱解氮目标含量)、S目P(土壤有效磷目标含量)和S目K(土壤速效钾目标含量)。S目的确定有以下5种途径，按1)—2)—3)—4)—5)的优先顺序进行，S目一旦获得赋值后，赋值流程自动终止。
1)由种植业主根据自己的实际需要来确定。
2)直接使用现有的S目的值进行赋值。S目的值在同地区或相同作物上可以通用，之前已经确定的S目的值可以直接用于本方法。
3)由当地政府部门和技术部门组织有关专家联合制定。当地政府部门和技术部门组织有关专家，根据当地的土壤肥力状况和作物生产情况，确定一个既能保证作物获得优质高产，又不会导致环境危害的一种土壤肥力理想状况时的土壤养分的含量作为土壤中该养分的目标含量。
4)依据田间调查测定来获取。具体方法是选取比当地平均产量高20％以上的地块或田块，在作物收获后采集土壤样品，按照步骤3中的方法采集和分析测定这些高产土壤中的有效养分含量，然后把测定的这些高产土壤中的养分含量排序，去掉最低的25％和最高的50％的数据，求出剩余的中偏下的25％的数据的平均值即可作为土壤中该有效养分的目标含量。
5)通过田间试验方法来获取。用不施肥区的相对产量与种植前的土壤养分测定值建立一元二次方程，计算出相对产量达到95％时的土壤养分含量，把此含量当作该土壤养分的目标含量。
步骤5：获取土壤有效养分元素缓冲值C；
针对有效氮元素(N)、有效磷元素(P)和有效钾元素(K)，C值包含有CN(土壤碱解氮缓冲值)、CP(土壤有效磷缓冲值)和CK(土壤速效钾缓冲值)。C的赋值途径有2种，对C进行赋值时首先按途径1赋值。若途径1不能完成赋值，则按途径2进行赋值。
途径1：直接使用现有的C值进行赋值。C值在同地区相同类型土壤上可以通用，之前已经确定的C值可以直接用于本方法。
途径2：在实验室测定获取。方法是：在步骤3测定土壤有效养分含量时，用同样的方法连续两次测定土壤中的有效养分含量，第2次用的土壤样品是经过第1次浸提后的土壤样品。设第1次测定结果为S1，第2次测定结果为S2，则C＝S1/(S1-S2)。土壤有效氮用碱解还原扩散法测定，土壤有效磷用Olsen法测定，土壤有效钾采用乙酸铵提取火焰光度计法测定。
步骤6：确定每亩耕作层土壤重量W；
W＝耕作层厚度×667×土壤容重/1000(9)
式(9)中，W为每亩耕作层土壤重量(百万公斤)；
耕作层厚度可实地测量获得(米)；
土壤容重(吨/立方米)，一般情况下取值1.1，也可按标准方法测定。
步骤7：确定元素转换成养分的系数K；
针对氮元素(N)、磷元素(P)和钾元素(K)三种元素分别转换成养分氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)的系数k为1、2.29和1.205；
步骤8：获取非肥料养分效果值B；
针对氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)三种养分分别为BN、BP和BK。B的赋值途径有2种，对B进行赋值时首先按途径1赋值。若途径1不能完成赋值，则按途径2进行赋值。
途径1：直接使用现有的B值的计算方法进行赋值。B的值在特定地区的特定栽培模式下，可以通过多年多点的田间测定后，建立一个B值与土壤有效养分含量的关系式，B值直接通过土壤有效养分含量计算出来。
途径2：通过设置不施肥小区来获取，具体过程如下：
S1：计算出不施肥区的土壤有效养分盈亏量(P0)。在种植前和作物收获后分别采集和制备分析用土壤样品。土壤养分测定采用常规分析方法。土壤有效N测定用碱解还原扩散法，土壤有效磷测定用Olsen法，土壤有效钾测定采用乙酸铵提取火焰光度计法。计算方法为：
P0＝(S0后－S0前)×C×W×K(10)
式(10)中，P0是指不施肥区土壤养分盈亏量(kg/亩)；
S0后是不施肥区收获后的土壤有效养分含量(mg/kg)；
S0前是不施肥区种植前的土壤有效养分含量(mg/kg)；
C是土壤有效养分缓冲值；
W是每亩耕作层土壤重量(百万公斤)；
K是元素转换成养分的系数。
S2：计算出不施肥区作物对养分的吸收量(U0)。在作物收获时测定作物收获物产量和作物废弃物产量，取植株样品，分别测定收获物部分和废弃物部分中的干物质含量、全氮元素(N)含量、全磷元素(P)含量和全钾元素(K)含量。按式(4)计算出不施肥区的氮养分(N)吸收量U0N(公斤/亩)、磷养分(P2O5)吸收量U0P(公斤/亩)和钾养分(K2O)吸收量U0K(公斤/亩)。
S3：计算出BN、BP和BK：
BN＝U0N+P0N(11)
BP＝U0P+P0P(12)
BK＝U0K+P0K(13)
步骤9：获取肥料有效率E；
针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料的有效率E分别为EN(氮肥有效磷)、EP(磷肥有效率)和EK(钾肥有效率)；E的赋值途径有2种，对E进行赋值时首先按途径1赋值。若途径1不能完成赋值，则按途径2进行赋值。
途径1：直接使用现有的E值进行赋值。E的值在同地区相相同栽培模式下可以通用，之前已经确定的E值可以直接用于本方法。
途径2：以当地该作物平均肥料有效率E平为基础，增加5％作为作物的肥料有效率，E＝E平+0.05。E平则按如下公式来计算：
E平＝(Y平×R-B)/F平(14)
式(14)中，Y平为当地该作物的平均产量(吨/亩)；
F平为平均肥料养分施用量(公斤/亩)；
R为作物单位产量对养分的吸收量(公斤/吨)；
B是非肥料养分效果值(公斤/亩)。
R按步骤2的方法赋值，B的值按步骤8的方法获取。
步骤10：获取所施肥料中的养分含量H；
所施肥料中的养分含量H针对氮养分(N)、磷养分(P2O5)和钾养分(K2O)三种养分分别为HN(肥料中的N含量)、HP(肥料中的P2O5含量)和HK(肥料中的K2O含量)，直接采用生产厂家参数。
步骤11：肥料施用量的计算。将步骤1—10获得的参数赋值代入式(15)、式(16)和式(17)，计算得到氮肥、磷肥和钾肥的施用量。
F氮肥＝[Y目×RN-(S测N-S目N)×CN×W-BN]/(EN×HN)(15)
式(15)中，F氮肥—氮肥施用量(公斤/亩)
Y目—作物要达到的目标产量(吨/亩)
RN—作物每生产1吨产量对氮养分(N)的吸收量(公斤/吨)
S测N—土壤碱解N测定值(mg/kg)
S目N—土壤碱解N目标含量(mg/kg)
CN—土壤碱解N缓冲值
W—每亩的耕作层土壤重量(百万公斤)
BN—非肥料氮养分(N)效果值(公斤/亩)
EN—氮肥有效率
HN—肥料中的N含量
计算结果若F氮肥﹤0，则F氮肥取值为0；
F磷肥＝[Y目×RP-(S测P-S目P)×CP×W×2.29-BP]/(EP×HP)(16)
式(16)中，F磷肥—磷肥施用量(公斤/亩)
Y目—作物要达到的目标产量(吨/亩)
RP—作物每生产1吨产量对磷养分(P2O5)的吸收量(公斤/吨)
S测P—土壤有效磷测定值(mg/kg)
S目P—土壤有效磷目标含量(mg/kg)
CP—土壤有效P缓冲值
2.29—P转换成P2O5的系数
W—每亩的耕作层土壤重量(百万公斤)
BP—非肥料磷养分(P2O5)效果值(公斤/亩)
EP—磷肥有效率
HP—肥料中的P2O5含量
计算结果若F磷肥﹤0，则F磷肥取值为0；
F钾肥＝[Y目×RK-(S测K-S目K)×CK×W×1.205-BK]/(EK×HK)(17)
式(17)中，F钾肥—钾肥施用量(公斤/亩)
Y目—作物要达到的目标产量(吨/亩)
RK—作物每生产1吨产量对钾养分(K2O)的吸收量(公斤/吨)
S测K—土壤速效钾测定值(mg/kg)
S目K—土壤速效钾目标含量(mg/kg)
CK—土壤速效钾缓冲值
1.205—K转换成K2O的系数
W—每亩的耕作层土壤重量(百万公斤)
BK—非肥料钾养分(K2O)效果值(公斤/亩)
EK—钾肥有效率
HK—肥料中的K2O含量
计算结果若F钾肥﹤0，则F钾肥取值为0。
最后，根据所述步骤11中得到的肥料施用量进行施肥。
以下通过具体的实施例来阐述本发明的技术方案。
实施地块位于广西某地，种植作物为甘蔗，整个实施地块的面积为10亩，在种植前采集耕层土壤分析样品，土壤养分分析结果是：pH5.63，有机质为26.6g/kg，碱解N为101mg/kg，有效P为21.3mg/kg，有效K为110mg/kg，耕作层厚度为23cm。
按“具体实施方式”中的步骤1至步骤10确定各参数值，然后按步骤11测算出氮肥、磷肥和钾肥的施用量，具体过程如下：
步骤1：确定作物要达到的目标产量Y目；
当地甘蔗平均产量为5吨，所以Y目＝5×1.15＝5.75。
步骤2：获取作物每生产1吨产量对有效养分的吸收量R；
从《广西土壤钾素状况与平衡施肥研究》上查到，每产生1吨甘蔗需要吸收的N、P2O5、K2O分别为1.89公斤/吨、0.48公斤/吨、和2.68公斤/吨，得到RN＝1.89，RP＝0.48，RK＝2.68。
步骤3：测定目前的土壤有效养分元素含量S测；
种植前在该地块取土壤样品测得土壤碱解N含量101mg/kg，有效P含量21.3mg/kg，有效K含量110mg/kg，因此S测N＝101，S测P＝21.3，S测K＝110。
步骤4：确定土壤有效养分元素的目标含量S目；
按步骤4的4)来赋值，根据对当地高产甘蔗地的田间调查结果，得到S目N＝88.5，S目P＝18.4，S目K＝71.8。
步骤5：获取土壤有效养分元素缓冲值C；
依据实验室的测定结果，土壤对碱解氮(N)元素的缓冲值为1.05，土壤有效磷(P)元素的缓冲值为4.1，土壤速效钾(K)元素的缓冲值为1.1，所以CN＝1.05，CP＝4.1，CK＝1.1。
步骤6：确定每亩耕作层土壤重量W，采用式(9)进行计算：
W＝耕作层厚度×667×土壤容重/1000＝0.23×667×1.1/1000＝0.169。
步骤7：确定元素转换成养分的系数k；
氮元素(N)、磷元素(P)和钾元素(K)三种元素转换成养分的系数k分别为1、2.29和1.205。
步骤8：获取非肥料养分效果值B；
依据设置不施肥小区的方法来计算。
S1：在甘蔗种植前和收获后分别采集和制备分析用土壤样品进行分析。种植前的测定结果为土壤碱解氮(N)为101mg/kg，有效磷(P)为21.3mg/kg，有效钾(K)为110mg/kg。收获后测得不施肥小区土壤碱解氮(N)含量为79mg/kg，土壤有效磷(P)含量为18.9mg/kg，土壤速效钾(K)含量为82mg/kg。根据式(10)得到：
P0N＝(79－101)×1.05×0.169＝-3.9；
P0P＝(18.9－21.3)×4.1×0.169×2.29＝-3.81；
P0K＝(82－110)×1.1×0.169×1.205＝-6.27。
S2：在甘蔗收获时取植株样品，分别测定甘蔗蔗茎和秸秆中的干物质含量中全氮(N)含量、全磷(P)含量和全钾(K)含量。计算得到不施肥区的氮(N)的吸收量为6.36公斤/亩、五氧化二磷(P2O5)的吸收量1.81公斤/亩和氧化钾(K2O)的吸收量9.55公斤/亩。所以U0N＝6.36，U0P＝1.81，U0K＝9.55。
S3：根据式(11)、式(12)和式(13)计算出BN、BP和BK：
BN＝U0N+P0N＝6.36-3.9＝2.46；
BP＝U0P+P0P＝1.81-3.81＝-2.00；
BK＝U0K+P0K＝9.55-6.27＝3.28。
步骤9：获取肥料有效率E；
当地甘蔗平均产量为5吨/亩，平均肥料施用量为N25公斤/亩，P2O59公斤/亩，K2O12公斤/亩。按式(14)计算得到当地甘蔗平均肥料有效率为E平N＝0.28；E平P＝0.49；E平K＝0.84。所以，
EN＝0.28+0.05＝0.33；
EP＝0.49+0.05＝0.54；
EK＝0.84+0.05＝0.89。
步骤10：获取所施肥料中的养分含量H；
本试验地选用的肥料，氮肥为尿素，含N46％，HN＝0.46。磷肥为钙镁磷肥，P2O5的含量为18％，因此HP＝0.18。钾肥为氯化钾，K2O的含量为60％，因此HK＝0.60。
步骤11：将上述步骤1-10中获得的参数式(15)、式(16)和式(17)中，计算得到肥料施用量：
氮肥施用量：
F尿素＝[Y目×RN-(S测N-S目N)×CN×W-BN]/(EN×HN)＝[5.75×1.89-(101-88.5)×1.05×0.169-2.46]/(0.33×0.46)≈41(公斤/亩)
磷肥施用量：
F钙镁磷肥＝[Y目×RP-(S测P-S目P)×CP×W×KP-BP]/(EP×HP)＝[5.75×0.48-(21.3-18.4)×4.1×0.169×2.29+2.0]/(0.54×0.18)≈2(公斤/亩)
钾肥施用量：
F氯化钾＝[Y目×RK-(S测K-S目K)×CK×W×KK-BK]/(EK×HK)＝[5.75×2.68-(110-71.8)×1.1×0.169×1.205-3.28]/(0.89×0.60)≈7(公斤/亩)
依据本发明的方法计算出的肥料施用量为：尿素41公斤/亩，钙镁磷肥2公斤/亩，氯化钾7公斤/亩。
最后，根据所述步骤11中得到的肥料施用量进行施肥。
实施效果：用本发明方法计算的肥料施用量作为推荐肥料施用量，与当地习惯施肥方法的习惯肥料施用量进行对比，分别实施了5亩，结果详见表1。
表1田间对比效果表
甘蔗产量验收结果为：推荐施肥产量为5.83吨/亩，习惯施肥产量为5.78吨/亩，推荐施肥降低施肥成本358-113＝245元/亩，与习惯施肥相比实际纯收入增加(2624-113)-(2601-358)＝268元/亩。按本发明的施肥方法能将土壤养分含量控制在目标水平，且土壤中的养分比例更协调，也降低了养分流失和面源污染的风险。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种双目标施肥方法，其特征在于：首先在预先设定的作物目标产量和土壤有效养分目标含量的基础上测算出肥料施用量，然后根据得到的肥料施用量进行施肥，所述肥料施用量的测算包括以下步骤：
步骤1：确定作物要达到的目标产量Y目；
步骤2：获取作物每生产1吨产量对养分的吸收量R；
步骤3：测定目前的土壤有效养分元素含量S测；
步骤4：确定土壤有效养分元素的目标含量S目；
步骤5：获取土壤有效养分元素缓冲值C；
步骤6：确定每亩耕作层土壤重量W，采用下面公式进行计算：
W=耕作层厚度×667×土壤容重/1000；
步骤7：确定元素转换成养分的系数k；
步骤8：获取非肥料养分效果值B；
步骤9：获取肥料有效率E；
步骤10：获取所施肥料中的养分含量H；
步骤11：将上述步骤1-10中获得的参数代入以下公式中，计算得到肥料施用量：
F=[Y目×R-(S测-S目)×C×W×k-B]/（E×H）。
2.根据权利要求1所述的施肥方法，其特征在于：所述的目标产量Y目是当地该作物平均产量的1.15倍；所述的作物每生产1吨产量对养分的吸收量R通过查阅肥料施用手册得到；所述土壤容重取值1.1；所述所施肥料中的养分含量H，直接采用生产厂家参数；所述土壤有效养分元素缓冲值C是同地区相同类型土壤通用C值；所述肥料有效率E值是同地区相同栽培模式下的通用E值。
3.根据权利要求1所述的施肥方法，其特征在于：所述土壤有效养分元素的目标含量S目的确定，根据以下途径按照1)—2)—3)—4)—5)的优先顺序确定：
1）由种植业主根据自己的实际需要确定；
2）是同地区相同作物通用的S目值；
3）由当地政府部门和技术部门组织有关专家联合制定；
4）依据田间调查测定来获取；
5）通过田间试验方法来获取。
4.根据权利要求1所述的施肥方法，其特征在于：所述土壤有效养分元素缓冲值C采用实验室方法确定；
所述实验室测定方法是：在所述步骤3中测定目前的土壤有效养分元素含量时，用同样的方法连续两次测定土壤样品中的有效养分元素含量，第2次用的土壤样品是经过第1次测定后的土壤样品，设第1次测定结果为S1，第2次测定结果为S2，则土壤有效养分元素的缓冲值为：C=S1/（S1-S2）。
5.根据权利要求1或3或4所述的施肥方法，其特征在于：所述土壤有效养分元素含量的测定中有效氮（N）元素含量用碱解还原扩散法测定，有效磷（P）元素含量用Olsen法测定，有效钾（K）元素含量采用乙酸铵提取火焰光度计法测定。
6.根据权利要求1所述的施肥方法，其特征在于：所述非肥料养分效果值B通过设置不施肥小区来获取，具有如下分步骤：
1）计算出不施肥区的土壤有效养分盈亏量P0：在种植前和作物收获后分别采集和制备分析用土壤样品，对土壤有效养分元素含量进行测定，采用常规分析方法，即土壤有效氮（N）元素含量测定用碱解还原扩散法，土壤有效磷（P）元素含量测定用Olsen法，土壤有效钾（K）元素含量测定采用乙酸铵提取火焰光度计法，计算土壤有效养分盈亏量P0：
P0=(S0后－S0前)×C×W×k；
式中S0后是不施肥区作物收获后的土壤有效养分元素含量，S0前是不施肥区作物种植前的土壤有效养分元素含量，C是土壤有效养分元素缓冲值，W是每亩耕作层土壤重量，k是元素转换成养分的系数；
2）计算出不施肥区作物对养分的吸收量U0：在作物收获时测定作物收获物产量和作物废弃物产量，取植株样品，分别测定收获物部分和废弃物部分中的干物质含量及养分的含量，计算不施肥区作物对养分的吸收量U0：
U0=（收获物部分产量×收获物部分干物质含量×收获物部分养分含量+废弃物部分产量×废弃物部分干物质含量×废弃物部分养分含量）/地块面积；
3）计算非肥料养分效果值B：
B=U0+P0。
7.根据权利要求1所述的施肥方法，其特征在于：所述肥料有效率E比当地该作物平均肥料有效率E平多0.05，即E=E平+0.05。
8.根据权利要求1所述的施肥方法，其特征在于：
所述步骤2中作物每生产1吨产量对养分的吸收量R针对氮养分（N）、磷养分（P2O5）和钾养分（K2O）三种养分分别为RN、RP和RK；
所述步骤3中目前的土壤有效养分元素含量S测针对氮元素（N）、磷元素（P）和钾元素（K）三种养分元素分别为S测N、S测P和S测K；
所述步骤4中土壤有效养分元素的目标含量S目针对氮元素（N）、磷元素（P）和钾元素（K）三种养分元素分别为S目N、S目P和S目K；
所述步骤5中土壤有效养分元素的缓冲值C，针对氮元素（N）、磷元素（P）和钾元素（K）三种养分元素分别为CN、CP和CK；
所述步骤7中元素转换成养分的系数，针对氮元素（N）、磷元素（P）和钾元素（K）三种元素转换成三种养分氮养分（N）、磷养分（P2O5）和钾养分（K2O）的系数k分别为1、2.29和1.205；
所述步骤8中非肥料养分效果值B，针对氮养分（N）、磷养分（P2O5）和钾养分（K2O）三种养分分别为BN、BP和BK；
所述步骤9中肥料有效率E，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料分别为EN、EP和EK；
所述步骤10中所施用肥料的养分含量H，针对氮养分（N）、磷养分（P2O5）和钾养分（K2O）三种养分分别为HN、HP和HK，直接采用生产厂家参数；
所述步骤11中肥料施用量的计算，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料的肥料施用量分别按照以下公式计算得到：
F氮肥=[Y目×RN-(S测N-S目N)×CN×W-BN]/（EN×HN）；
F磷肥=[Y目×RP-(S测P-S目P)×CP×W×2.29-BP]/（EP×HP）；
F钾肥=[Y目×RK-(S测K-S目K)×CK×W×1.205-BK]/（EK×HK）。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160713 |