CN104504494A - 一种肥料施用效果的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种肥料施用效果的评价方法，它是通过计算肥料有效率来进行评价的，其包括以下步骤：获取作物种植前土壤有效养分含量；获取单位面积的作物产量；获取单位产量对各种养分的吸收量；获取作物收获后土壤有效养分含量；获取土壤有效养分的缓冲值；获取耕作层土壤重量；获取非肥料养分效果值；获取单位面积的肥料施用量；获取所施用肥料的养分含量；进行肥料有效率的计算；最后进行评价。本发明把作物种植前与收获后的土壤有效养分增减部分纳入进了肥料施用效果，所计算出的肥料有效率能较客观和真实地反映肥料的实际效率，能对各种肥料及施肥技术措施的效果进行客观评价，对促进我国肥料养分高效利用技术措施研究和应用具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及肥料施用效果评价领域，特别涉及一种肥料施用效果的评价方法。
背景技术
肥料是作物的“粮食”，施肥是最直接的农业增产措施。当前我国是世界上肥料消费量最大的国家，全国化肥每年施用量（折纯养分）在4000万吨以上，占世界化肥施用量的1/3。由于化肥大量施用，导致土壤质量下降、土壤环境污染等，给我国现代农业的发展带了诸多负面影响。因此如何正确评价肥料的施用效果，进而提高肥料的利用效率是当前我国需要解决的重要课题。目前，评价肥料施用效果的主要指标是肥料利用率。
肥料利用率（apparent recovery efficiency，简称RE）是指施用的肥料养分被作物吸收的百分数。肥料利用率随作物种类、肥料品种、土壤类型、气候条件、栽培管理以及施肥技术等因素发生变化而不同。常用的测定肥料利用率的方法有同位素示踪法和差减法两种，都是通过田间试验来计算。
同位素示踪法的计算公式为：
RE=作物对同位素养分的吸收量/肥料同位素养分施用量×100%。
差减法的计算公式为：
RE=（施肥区的养分吸收量-无肥区的养分吸收量）/肥量养分施用量×100%。
目前，同位素示踪法仅限于研究领域使用，差减法在实际生产上广泛用于各种肥料和施肥技术的评价。但是差减法的主要缺陷是把无肥区的养分吸收量视作施肥区的土壤供肥量，采用此方法计算所获得的肥料利用率不能正确反映施肥的实际效率，重现性和实用性都很差，并且要设置无肥区作对照，使用极不方便。用上述肥料利用率来评价我国肥料施用的效果与实际出入太大，很多土壤肥料研究者都指出，肥料利用率不能正确反映肥料的实际效果，既存在理论缺陷，又没有实用性，已在我国肥料科学施用中起了不良的误导作用。
近年来有一些研究者提出了一些肥料利用率的新算法，如有人提出了养分真实利用率的观点，其计算公式为：
养分真实利用率=作物吸收的养分量/（施肥量－土壤养分的盈亏量）×100%。
并提出养分真实利用率也可采用100%减去养分的损失率来计算，因各种途径未被作物吸收利用并离开耕层土壤的养分才是损失，而贮存在耕层土壤中的养分则被视作有效。该公式的计算结果实质是指作物养分吸收量占养分供给量的百分比，不能直接反映施肥的实际效率，而且土壤养分盈亏量是指土壤全量养分盈亏量，缺少可行的测定和评估方法。
发明内容
鉴于上述方法存在的问题，本发明将作物和土壤视为一个整体，提供了一种肥料施用效果的评价方法。
一种肥料施用效果的评价方法，所述肥料施用效果的评价方法是采用肥料有效率来进行评价的，肥料有效率的计算公式设定为：
E=（U+P-B）/Fn×100% （1）
式（1）中，E—肥料有效率，%；
U—作物对养分的吸收量，kg/亩；
P—土壤有效养分盈亏量，kg/亩；
B—非肥料养分效果值，kg/亩；
Fn—肥料养分施用量，kg/亩；
其中，
a）、U表示作物对养分的吸收量，其值的计算方法是：
U=Y×R （2）
式（2）中，Y—作物的产量，吨/亩；
R—单位产量对养分的吸收量，kg/吨；R值对特定作物可以通过查阅当地土壤研究资料获取。
b）、式（1）中P表示土壤养分盈亏量，kg/亩，通过测定种植前和收获后的土壤有效养分含量计算出来，其值的计算方法是：
P=[S后－S前]×C×W×k （3）
式（3）中，S后—作物收获后的土壤有效养分含量，mg/kg；
S前—作物种植前的土壤有效养分含量，mg/kg；
C—土壤有效养分缓冲值，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。C值在特定地区相同类型土壤上比较稳定，通过实验室测定来获得；
k—元素转换成养分的系数；
W—耕作层土壤重量，百万公斤/亩；
c）、式（1）中B表示非肥料养分效果值，kg/亩；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，通过设置不施肥区来测定，计算方法是：
B=U0+P0 （4）
式（4）中，U0—不施肥区作物对养分的吸收量，kg/亩；
P0—不施肥区土壤有效养分盈亏量，kg/亩。
d）、式（1）中Fn表示肥料养分施用量，kg/亩，其值的计算方法是：
Fn=F×H （5）
式（5）中，F—肥料施用量，kg；
H—所施用肥量的有效养分含量；
而在实际应用时，综合上述内容，式（1）可变形为下式（6）：
E=[Y×R＋(S后－S前)×C×W×k-B]/(F×H)×100% （6）
综合以上内容，所述肥料施用效果的评价方法包括以下步骤：
步骤1：在种植前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，得到作物种植前的土壤有效养分元素含量S前；
步骤2：在作物收获时测定该块地作物的总产量，结合地块面积，得到单位地块面积的作物产量，即
Y=作物总产量/地块面积 （7）
步骤3：确定作物单位产量对各种养分的吸收量R；
步骤4：在作物收获后采集和制备分析用土壤样品，对土壤养分元素含量进行测定，得到作物收获后的土壤有效养分元素含量S后；
步骤5：获取土壤有效养分元素的缓冲值C；
步骤6：获取耕作层土壤重量W，采用下面公式进行计算：
W=耕作层厚度×667×土壤容重/1000 （8）
步骤7：确定有效养分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：获取单位地块面积肥料的施用量F，F按下式计算：
F=该地块的肥料施用量/地块面积；
步骤10：获取所施用肥料的养分含量H；
步骤11：计算肥料有效率E，将步骤1-10中获得的参数代入式（6）中进行计算得到肥料有效率；
步骤12：根据得到的肥料有效率E对施肥效果进行评价。
根据本发明的一优选技术方案：所述土壤有效养分的缓冲值C的获得，有两种途径：
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：在所述步骤1中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样品中的有效养分含量，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，则土壤有效养分的缓冲值为：
C=S1/（S1-S2） （9）
根据本发明的一优选技术方案：所述土壤有效养分元素含量的测量中有效氮元素（N）含量测定采用还原碱解扩散法，有效磷元素（P）含量测定采用Olsen法，有效钾元素（K）含量测定采用乙酸铵提取火焰光度计法。
根据本发明的一优选技术方案：所述步骤8中非肥料养分效果值B采用通用B值进行赋值，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。
根据本发明的一优选技术方案：所述步骤8中非肥料养分效果值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，即土壤有效氮元素（N）含量测定用还原碱解扩散法，土壤有效磷元素（P）含量测定用Olsen法，土壤有效钾元素（K）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 （10）
式（10）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是耕层土壤养分重量，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 （11）
3）计算非肥料养分效果值B：
B=U0+P0 （12）
式（12）中，U0为不施肥区作物对养分的吸收量，P0为土壤有效养分盈亏量。
根据本发明的一优选技术方案：所述作物单位产量对各种养分的吸收量R，通过查阅肥料施用手册或有关研究人员公开发表的资料来获取；所述所施用肥料的养分含量H，直接采用生产厂家参数；所述土壤容重取值1.1。
根据本发明的一优选技术方案：所述步骤1中针对氮元素（N）、磷元素（P）和钾元素（K）三种养分元素分别有三种作物种植前的土壤有效养分元素含量S前即S前N、S前P和S前K；
所述步骤3中单位产量对各种养分的吸收量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4中在作物收获后采集和制备分析用土壤样品进行土壤养分元素的测定，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后N、S后P和S后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中单位地块面积肥料的施用量F，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料分别为FN、FP和FK；
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；
所述步骤11中肥料有效率的计算，当在计算氮肥、磷肥和钾肥的有效率时，式（6）分别转换成下面的式（13）、式（14）和式（15）。
EN=[Y×RN＋(S后N－S前N)×CN×W-BN]/(FN×HN)×100% （13）
式（11）中，EN—氮肥有效率，%；
Y—作物产量，吨/亩；
RN—作物单位产量对氮养分（Ｎ）的吸收量，kg/吨；
S后N—作物收获后的土壤有效氮元素（N）含量，mg/kg；
S前N—作物种植前的土壤有效氮元素（N）含量，mg/kg；
CN—土壤有效氮元素（N）缓冲值；
W—耕作层土壤重量，百万公斤/亩；
BN—非肥料氮养分（N）效果值，kg/亩；
FN—氮肥施用量，kg/亩；
HN—氮肥中的氮养分（N）含量。
EP=[Y×RP＋(S后P－S前P)×CP×W×2.29-BP]/(FP×HP)×100% （14）
式（12）中，EP—磷肥有效率，%；
Y—作物产量，吨/亩；
RP—作物单位产量对磷养分（P2O5）的吸收量，kg/吨；
S后P—作物收获后的土壤有效磷元素（P）含量，mg/kg；
S前P—作物种植前的土壤有效磷元素（P）含量，mg/kg；
CP—土壤有效磷元素（P）缓冲值；
W—耕作层土壤重量，百万公斤/亩；
2.29—磷元素（P）转换成P2O5的系数；
BP—非肥料磷养分（P2O5）效果值，kg/亩；
FP—磷肥施用量，kg/亩；
HP—磷肥中的磷养分（P2O5）含量。
EK=[Y×RK＋(S后K－S前K)×CK×W×1.205-BK]/(FK×HK)×100% （15）
式（13）中，EK—钾肥有效率，%；
Y—作物产量，吨/亩；
RK—作物单位产量对钾养分（K2O）的吸收量，kg/吨；
S后K—作物收获后的土壤有效钾元素（K）含量，mg/kg；
S前K—作物种植前的土壤有效钾元素（K）含量，mg/kg；
CK—土壤有效钾元素（K）缓冲值；
W—耕作层土壤重量，百万公斤/亩；
1.205—钾元素（K）转换成K2O的系数；
BK—非肥料钾养分（K2O）效果值，kg/亩；
FK—钾肥施用量，kg/亩；
HK—钾肥中的钾养分（K2O）含量。
所述步骤12中肥料施用效果的评价：当EN≥60%，氮肥施用效果很好，当50%≤EN<60%，氮肥施用效果一般，当EN<50%，氮肥施用效果很差；当Ep≥75%，磷肥施用效果很好；当60%≤EP<75%，磷肥施用效果一般；当EP<60%，磷肥施用效果很差；当EK≥80%，钾肥施用效果很好，当65%≤EK<80%，钾肥施用效果一般，当EK<65%，钾肥施用效果很差。
根据本发明一优选的技术方案：所述不施肥区作物对养分的吸收量U0，针对氮养分（N）、磷养分（P2O5）和钾养分（K2O）三种养分吸收量即为U0N、U0P和U0K；所述不施肥区土壤有效养分盈亏量P0，针对氮养分（N）、磷养分（P2O5）和钾养分（K2O）三种养分即为P0N、P0P和P0K；所述非肥料养分效果值B针对氮养分（N）、磷养分（P2O5）和钾养分（K2O）三种养分即为BN、BP和BK，按下面公式计算：
BN=U0N+P0N （16）
BP=U0P+P0P （17）
BK=U0K+P0K （18）
通过上式计算得出的氮肥有效率、磷肥有效率和钾肥有效率可直接用于肥料施用效果的评价。
同现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将作物和土壤视为一个整体，将施肥前后的土壤有效养分量增减部分纳入到了肥料的施用效果中，提出用肥料有效率作为施肥的实际效果的评价方式，该评价方法能较简单、客观和真实地计算出肥料的实际有效率，可以对各种肥料养分资源利用的技术措施进行客观评价，对促进我国肥料养分高效利用技术措施研究和应用具有重要的意义。
具体实施方式
本发明提出一种肥料施用效果的评价方法，其包括按照一定步骤对各参数进行赋值，然后进行计算得到肥料有效率。
在实际应用时，先按步骤1-10将各个参数逐个测定或计算出来，然后将各参数代入式（6）中计算得到肥料有效率，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料的有效率分别代入式（13）、式（14）、式（15）的公式计算得到，具体步骤如下：
步骤1：对S前赋值。在种植前采集和制备分析用土壤样品，对土壤养分测定采用常规分析方法进行分析，土壤有效N测定用还原碱解扩散法，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。将测定结果直接对S前N、S前P、S前K进行赋值。
步骤2：对Y赋值。在作物收获时测定该地块作物的总产量和地块面积，根据式（7）得到Y，即Y＝作物总产量/地块面积，吨/亩。
步骤3：对R赋值。R包括有RN、RＰ、RK，即包含每吨产量对Ｎ的吸收量、每吨产量对P2O5的吸收量和每吨产量对K2O的吸收量３个选项。R通过查阅《世界肥料施用手册》（World Fertilizer Use Manual），或有关研究人员公开发表的资料来获取。
步骤4：对S后赋值。在作物收获后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测定用还原碱解扩散法，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。将测定结果直接对S后N、S后P、S后K进行赋值。
步骤5：对C赋值。C值包括有CN、CP、CK，即土壤有效氮元素（N）缓冲值、土壤有效磷元素（P）缓冲值和土壤速效钾元素（K）缓冲值3个选项。C的赋值途径有2种，对C进行赋值时可首先按途径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1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，根据式（9）得到C，具体的测定方法也同步骤1所述。
步骤6：对W赋值。耕作层厚度可实地测量获得，土壤容重取值1.1，根据式（8）计算得到W。
步骤7：确定有效养分元素转换成养分的系数k。针对氮（N）、磷（P）和钾（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：对B赋值。B包括有BN、BP和BK3个选项。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：首先，计算出不施肥区的土壤有效养分盈亏量（P0），即在种植前和作物收获后分别采集和制备分析用土壤样品，土壤养分测定采用同步骤1中的常规分析方法进行分析，采用式（10）进行计算。
S2：计算出不施肥区作物对养分的吸收量U0，具体方法为首先在作物收获时测定作物收获物产量和作物废弃物产量，其次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，最后按式(11)计算出不施区的氮养分（N）吸收量U0N（kg/亩）、磷养分（P2O5）吸收量U0P（kg/亩）和钾养分（K2O）吸收量U0K（kg/亩）。
S3：根据式（16）、式（17）和式（18）分别计算出BN、BP和BK。
步骤9：对F赋值。
FN=该地块的氮肥施用量/地块面积，kg/亩 （19）
FP=该地块的磷肥施用量/地块面积，kg/亩 （20）
FK=该地块的钾肥施用量/地块面积，kg/亩 （21）
步骤10：对H赋值。H包括有HN、HP、HK３个选项，即肥料中的N含量、肥料中的P2O5含量和肥料中的K2O含量。HN、HP、HK可直接从肥料包装袋上的标识来读取。
步骤11：将步骤1—10的获得的参数值分别代入式（13）、式（14）和式（15）中，即可计算出氮肥、磷肥和钾肥的有效率。
所述步骤12中肥料施用效果的评价：当EN≥60%，氮肥施用效果很好，当50%≤EN<60%，氮肥施用效果一般，当EN<50%，氮肥施用效果很差；当Ep≥75%，磷肥施用效果很好；当60%≤EP<75%，磷肥施用效果一般；当EP<60%，磷肥施用效果很差；当EK≥80%，钾肥施用效果很好，当65%≤EK<80%，钾肥施用效果一般，当EK<65%，钾肥施用效果很差。
以下通过具体的例子阐述本发明的技术方案。
实施例1：
某地块0.8亩，种植前测量耕层厚度为23cm，种植甘蔗，施肥量为尿素40kg，钙镁磷肥40kg，氯化钾12kg，该地块收获甘蔗蔗茎总产量为4235kg，其肥料施用效果的评价按本发明的方法步骤如下：
步骤１：对S前赋值。种植前取土壤样品测得土壤碱解N含量117mg/kg，有效P含量16.7mg/kg，有效K含量71mg/kg。赋值结果为：
S前N=117mg/kg，S前Ｐ=16.7mg/kg，S前Ｋ=71mg/kg；
步骤2：对Y赋值。该地块甘蔗蔗茎总产量为4235kg，面积为0.8亩，则根据式（7）得到Y＝4235/0.8/1000=5.29吨/亩；
步骤3：对R赋值。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1.89kg/吨、0.48kg/吨、和2.68kg/吨。得到RN=1.89kg/吨，RP=0.48kg/吨，RK=2.68kg/吨。
步骤4：对S后赋值。在甘蔗收获后取土壤样品测得土壤碱解N含量为115mg/kg，有效P含量19.1mg/kg，有效K含量61mg/kg，即得到
S后N=115mg/kg，S后P=19.1mg/kg，S后K=61mg/kg。
步骤5：对C赋值。依据以往实验室的测定结果，土壤对有效N的缓冲值为1.05，有效P的缓冲值为4.1，速效钾的缓冲值为1.1。即得到CN=1.05，CP=4.1，CK=1.1。
步骤6：对W赋值。种植前测量耕层厚度为23cm，土壤容重为1.1，根据式（8）得到：W=0.23×667×1.1/1000=0.169百万公斤/亩。
步骤7：确定有效养分元素转换成养分的系数k。针对氮（N）、磷（P）和钾（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：对B赋值。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。种植前的测定结果为土壤碱解N为117mg/kg，有效P为16.7mg/kg，有效K为71mg/kg。收获后测得不施肥小区土壤碱解N含量为86mg/kg，土壤有效P含量为14.9mg/kg，土壤速效K含量为49mg/kg。根据式（10）计算得到：
P0N=(86－117)×1.05×0.169=-5.50kg/亩；
P0P=(14.9－16.7)×4.1×0.169×2.29=-2.86kg/亩；
P0K=(49－71)×1.1×0.169×1.205=-4.93kg/亩。
S2：在甘蔗收获时测定甘蔗蔗茎产量和秸秆产量。取植株样品，分别测定甘蔗蔗茎和秸秆中的干物质含量、全N含量、全P含量和全K含量。测得的不施肥区的N的吸收量为U0N为6.69kg/亩、P2O5的吸收量U0N 为1.68kg/亩和K2O的吸收量U0K为8.27kg/亩。
S3：根据式（16）、式（17）和式（18）分别计算出BN、BP和BK：
BN=U0N+P0N=6.69-5.50=1.19kg/亩；
BP=U0P+P0P=1.68-2.86=-1.18kg/亩；
BK=U0K+P0K=8.27-4.93=3.34kg/亩。
步骤9：对F赋值。该地块的总施肥量为尿素40kg，钙镁磷肥40kg，氯化钾12kg，地块面积为0.8亩。根据式（19）、式（20）和式（21）计算得到：
FN=40/0.8=50kg/亩，
FP=40/0.8=50kg/亩，
FK=12/0.8=15kg/亩。
步骤10：对H赋值。包装袋上的标识是，尿素含N为46%，钙镁磷肥含P2O5为18%，氯化钾含K2O为60%，则得到HN=0.46，HP=0.18，HK=0.6。
步骤11：肥料有效率的计算：
氮肥有效率的计算：将步骤1-10获得的参数赋值代入式（13）：
EN=[Y×RN＋(S后N－S前N)×CN×W-BN]/(FN×HN)×100%
=[(5.29×1.89＋(115－117)×1.05×0.169-1.19]/(50×0.46)×100%
=36.8%
磷肥有效率的计算：将步骤1-10的获得的参数赋值代入式（14）：
EP=[Y×RP＋(S后P－S前P)×CP×W×2.29-BP]/(FP×HP)×100%
=[(5.29×0.48＋(19.1－16.7)×4.1×0.169×2.29-0]/(50×0.18)×100%
=83.6%
钾肥有效率的计算：将步骤1-10的获得的参数赋值代入式（15）：
EK=[Y×RK＋(S后K－S前K)×CK×W×1.205-BK]/(FK×HK)×100%
=[(5.29×2.68＋(61－71)×1.1×0.169×1.205-3.34]/(15×0.6)×100%
=95.5%
步骤12：根据得到的肥料有效率E对施肥效果进行评价。
按照本发明的方法，计算得到该地块种植甘蔗的氮肥有效率为36.8%，磷肥有效率为83.6%，钾肥有效率为95.5%。肥料有效率的测定结果表明，该施肥方案的氮肥有效率只有36.8%，小于50%，氮肥损失了63.2%，损失较大，氮肥施用效果很差。磷肥的有效率为83.6%，大于75%，钾肥的有效率为95.5%，大于80%，属于较高水平，磷肥和钾肥的施用效果很好。
实施例2：
某地块0.95亩，种植晚稻，施肥量为尿素25公斤，钙镁磷肥25公斤，氯化钾15公斤，该地块当年晚稻稻谷产量为458公斤。其肥料施用效果的评价按本发明的方法步骤如下：
步骤１：对S前赋值。种植前取土壤样品测得土壤碱解N含量106mg/kg，有效P含量27.7mg/kg，有效K含量95mg/kg。赋值结果为：
S前N=106mg/kg，S前Ｐ=27.7mg/kg，S前Ｋ=95mg/kg。
步骤2：对Y赋值。测得该地块晚稻稻谷产量为458公斤，面积为0.95亩，则根据式（7）得到Y＝458/0.95/1000=0.482吨/亩。
步骤3：对R赋值。从《广西土壤钾素状况与平衡施肥研究》上查到，每产生100公斤晚稻需要吸收的N、P2O5、K2O分别为2.36公斤、0.95公斤、和2.32公斤，得到RN=23.6kg/吨，RP=9.5kg/吨，RK=23.2kg/吨。
步骤4：对S后赋值。在晚稻收获后取土壤样品测得土壤碱解N含量为104mg/kg，有效P含量27.1mg/kg，速效K含量99mg/kg。赋值结果为：
S后N=104，PS后P=27.1，S后K=99。
步骤5：对C赋值。依据实验室的测定结果，土壤对有效N的缓冲值为1.08,有效P的缓冲值为3.8，速效钾的缓冲值为1.1。CN=1.08，CP=3.8，CK=1.1。
步骤6：对W赋值。种植前测量耕层厚度为18cm，土壤容重为1.1，根据式（8）计算得到：
W=0.18×667×1.1/1000=0.132百万公斤/亩。
步骤7：确定有效养分元素转换成养分的系数k。针对氮（N）、磷（P）和钾（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：对B赋值。依据设置不施肥小区的方法来计算。
S1：在晚稻种植前和收获后分别采集和制备分析用土壤样品。测得种植前土壤碱解N含量为106mg/kg，土壤有效P含量为27.7mg/kg，土壤速效K含量为95mg/kg。收获后测得不施肥小区土壤碱解N含量为87mg/kg，土壤有效P含量为24.9mg/kg，土壤速效K含量为67mg/kg。根据式（10）计算得到：
P0N=(87－106)×1.08×0.132=-2.71kg/亩；
P0P=(24.9－27.7)×3.8×0.132×2.29=-3.22kg/亩；
P0K=(67－95)×1.1×0.132×1.205=-4.90kg/亩。
S2：在晚稻收获时测定晚稻稻谷产量和秸秆产量，取植株样品，分别测定稻谷和秸秆中的干物质含量、全N含量、全P含量和全K含量。计算得到不施肥区的N的吸收量为6.26kg/亩、P2O5的吸收量为2.88kg/亩和K2O的吸收量为8.95kg/亩，得到：
U0N=6.26kg/亩，U0P=2.88kg/亩，U0K=8.95kg/亩。
S3：根据式（16）、式（17）和式（18）分别计算出BN、BP和BK：
BN=U0N+P0N=6.26-2.71=3.55kg/亩；
BP=U0P+P0P=2.88-3.22=-0.34kg/亩；
BK=U0K+P0K=8.95-4.90=4.05kg/亩。
步骤9：对F赋值。该地块的总施肥量为尿素25kg，钙镁磷肥25kg，氯化钾15kg。地块面积为0.95亩。根据式（19）、式（20）和式（21）计算得到：
FN=25/0.95=26.3kg/亩，
FP=25/0.95=26.3kg/亩，
FK=15/0.95=15.8kg/亩。
步骤10：对H赋值。包装袋上的标识是，尿素含N46%，钙镁磷肥含P2O518%，氯化钾含K2O60%。所以得到：HN=0.46，HP=0.18，HK=0.6。
步骤11：肥料有效率的计算；
氮肥有效率的计算：将步骤1-10获得的参数赋值代入式（13）：
EN=[Y×RN＋(S后N－S前N)×CN×W-BN]/(FN×HN)×100%
=[(0.482×23.6＋(104－106)×1.08×0.132-3.55]/(26.3×0.46)×100%＝62.3%
磷肥有效率的计算：将步骤1-9获得的参数赋值代入式（14）：
EP=[Y×RP＋(S后P－S前P)×CP×W×2.29-BP]/(FP×HP)×100%
=[(0.482×9.5＋(27.1－27.7)×3.8×0.132×2.29+0.34]/(26.3×0.18)×100%=89.3%
钾肥有效率的计算：将步骤1-9获得的参数赋值代入式（15）：
EK=[Y×RK＋(S后K－S前K)×CK×W×1.205-BK]/(FK×HK)×100%
=[(0.482×23.2＋(99－95)×1.1×0.132×1.205-4.05]/(15.8×0.6)×100%=82.6%
步骤12：根据得到的肥料有效率E对施肥效果进行评价。
按照本发明的方法，计算得到该地块种植晚稻的氮肥有效率为62.3%，大于60%，磷肥有效率为89.3%，大于75%，钾肥有效率为82.6%，大于80%，肥料有效率的测定结果表明，该施肥方案的氮肥、磷肥和钾肥的施用效果都很好，施肥方案比较合理。
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)
1.一种肥料施用效果的评价方法，其特征在于：所述肥料施用效果的评价方法采用肥料有效率来进行评价，包括以下步骤：
步骤1：在种植前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，得到作物种植前的土壤有效养分元素含量S前；
步骤2：在作物收获时测定该块地作物的总产量，结合地块面积，得到单位地块面积的作物产量，即Y=作物总产量/地块面积；
步骤3：确定作物单位产量对各种养分的吸收量R；
步骤4：在作物收获后采集和制备分析用土壤样品，对土壤养分元素含量进行测定，得到作物收获后的土壤有效养分元素含量S后；
步骤5：获取土壤有效养分元素的缓冲值C；
步骤6：获取耕作层土壤重量W值，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：确定有效养分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：获取单位地块面积肥料的施用量F，F按下式计算：
F=该地块的肥料施用量/地块面积；
步骤10：获取所施用肥料的养分含量H；
步骤11：计算肥料有效率E，将步骤1-10中获得的参数代入下面公式中进行计算得到肥料有效率：
E=[Y×R＋(S后－S前)×C×W×k-B]/(F×H)×100%；
步骤12：根据得到的肥料有效率E对施肥效果进行评价。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述土壤有效养分元素的缓冲值C是同地区相同类型土壤通用C值。
3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述土壤有效养分元素的缓冲值C采用实验室测定方法确定；
所述实验室测定方法是：在所述步骤1中测定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）。
4.根据权利要求1或2或3所述的评价方法，其特征在于：所述土壤有效养分元素含量的测量中有效氮元素含量测定采用还原碱解扩散法，有效磷元素含量测定采用Olsen法，有效钾元素含量测定采用乙酸铵提取火焰光度计法。
5.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤8中非肥料养分效果值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，即土壤有效氮元素含量测定用还原碱解扩散法，土壤有效磷元素含量测定用Olsen法，土壤有效钾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是耕层土壤养分重量，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。
6.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述作物单位产量对各种养分的吸收量R，通过查阅肥料施用手册得到；所述所施用肥料的养分含量H，直接采用生产厂家参数；所述土壤容重取值1.1。
7.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤1中针对氮元素、磷元素和钾元素三种养分元素分别有三种作物种植前的土壤有效养分元素含量S前即S前N、S前P和 S前K；
所述步骤3中单位产量对各种养分的吸收量R针对氮养分、磷养分和钾养分三种养分分别为RN、RP和RK；
所述步骤4中在作物收获后采集和制备分析用土壤样品进行土壤养分元素的测定，针对氮元素、磷元素和钾元素三种养分元素分别为S后N、S后P和S后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、磷元素和钾元素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、磷元素和钾元素三种元素转换成三种养分氮养分、磷养分和钾养分的系数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、磷养分和钾养分三种养分分别为BN、BP和BK；
所述步骤9中单位地块面积肥料的施用量F，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料分别为FN、FP和FK；
所述步骤10中所施用肥料的养分含量H，针对氮养分、磷养分和钾养分三种养分分别为HN、HP和HK；
所述步骤11中肥料有效率的计算，针对氮肥、磷肥和钾肥三种肥料的有效率分别按照以下公式计算得到：
EN=[Y×RN＋(S后N－S前N)×CN×W-BN]/(FN×HN)×100%；
EP=[Y×RP＋(S后P－S前P)×CP×W×2.29-BP]/(FP×HP)×100%；
EK=[Y×RK＋(S后K－S前K)×CK×W×1.205-BK]/(FK×HK)×100%；
所述步骤12中肥料施用效果的评价：当EN≥60%，氮肥施用效果很好，当50%≤EN<60%，氮肥施用效果一般，当EN<50%，氮肥施用效果很差；当Ep≥75%，磷肥施用效果很好，当60%≤EP<75%，磷肥施用效果一般，当EP<60%，磷肥施用效果很差；当EK≥80%，钾肥施用效果很好，当65%≤EK<80%，钾肥施用效果一般，当EK<65%，钾肥施用效果很差。
8.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于：所述不施肥区作物对养分的吸收量U0，针对氮养分、磷养分和钾养分三种养分吸收量即为U0N、U0P和U0K；所述不施肥区土壤有效养分盈亏量P0，针对氮养分、磷养分和钾养分三种养分即为P0N、P0P和P0K；所述非肥料养分效果值B针对氮养分、磷养分和钾养分三种养分即为BN、BP和BK，按下面公式计算：
BN=U0N+P0N；
BP=U0P+P0P；
BK=U0K+P0K。
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-
2014
- 2014-11-28 CN CN201410700860.6A patent/CN104504494B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104504494B (zh) | 2017-11-14 |
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