CN106993418B - 确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法，该方法基于橡胶林生态系统氮素输入和输出的平衡关系、橡胶树需氮量与树龄的相关关系，建立一种确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法。本发明以树龄作为唯一参数来计算橡胶树氮肥施用量，能够简便地确定橡胶树合理的氮肥推荐施用量，解决了以往橡胶树推荐施氮中测试工作繁重、参数指标难以确定等问题，具有很好的生产实用性和增产效果。

Description

确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法。

背景技术

合理施用氮肥是作物获得高产、提高氮肥利用率、减少氮肥损失和维持土壤肥力的重要措施。橡胶是热区典型的经济作物，是重要的战略物资。与东南亚等主要植胶国相比，我国植胶区自然条件差，施肥是保证橡胶树增产、稳产的基本措施。然而经过60年来的植胶生产，我国植胶区已经面临单产提升困难、土壤养分大面积下降等重大问题（李春丽和严世孝，2001；何向东和吴小平，2002）。如海南植胶区土壤全氮从1954年植胶初期的1.57g/kg下降到2010年的0.82 g/kg（王大鹏等，2013）。

橡胶树氮肥推荐施用工作主要建立了基于土壤或叶片测试为基础的诊断方法。然而与大田作物不同，肥料穴施的施肥方式导致橡胶林土壤养分高度变异，采集具有代表性的土壤样品较为困难，测土施肥工作难以开展；另外通过土壤或叶片测试来确定氮肥施用量都需要用到诸如氮肥利用率等一系列参数。橡胶树为多年生的高大乔木，确定这些参数存在很大的实际困难。另外无论是土壤测试还是植株测试，均需要花费大量的时间和资金进行样品采集和测试，同时计算过程也具有较高的复杂性。在生产实际中，我国植胶区一直沿用上世纪90年代初根据土壤肥力区划而相应制定的专用配方肥。然而在这些配方肥中，同一土壤类型区不同树龄开割树均使用同一配方和用量，没有考虑树龄差异，也没有考虑产胶水平的差异。因此，研究更加简便、合理的橡胶树氮肥推荐施用方法已经成为植胶业的一项重要而紧迫的任务，对于橡胶树的增产、稳产以及橡胶林土壤培肥具有重要意义。

参考文献

李春丽，严世孝. 西双版纳橡胶园养分变化[J]. 云南热作科技，2001，1：1-6.

何向东，吴小平. 海南垦区胶园肥力演变探研[J]. 热带农业科学，2002，22(1)：16-22.

王大鹏，王秀全，成镜，等. 海南植胶区养分管理现状与改进策略[J]. 热带农业科学，2013，33(9)：22-27。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题：如何建立一种简便的、合理的橡胶树氮肥推荐施用方法，实现胶树高产和土壤培肥的目的。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法，该方法基于橡胶林生态系统氮素输入和输出的平衡关系、橡胶树需氮量（N_requirement）与树龄（X）的相关关系，由树龄（X）来确定橡胶树氮肥推荐施用量（N_fertilizer）。

首先根据橡胶林生态系统氮素输入和输出的平衡关系，推导得出橡胶树氮肥推荐施用量约等于橡胶树需氮量，建立关系式（Ⅰ）：N_fertilizer = N_requirement来确定橡胶树氮肥推荐施用量。

其次，利用橡胶树需氮量（N_requirement）与树龄（X）的之间相关关系建立关系式（Ⅱ）：N_requirement= -0.0009X² + 0.0393X + 0.0117，以树龄作为唯一参数来计算橡胶树需氮量（N_requirement）。

再次，将关系式（Ⅱ）代入（Ⅰ）中，得到关系式（Ⅲ）：N_fertilizer = -0.0009X² +0.0393X + 0.0117来确定橡胶树氮肥推荐施用量。

鉴于我国植胶区土壤氮肥力很低的现状，将关系式（Ⅲ）的氮肥推荐施用量上调30kg N/hm²（即0.063 kg N/tree），以持续培育土壤氮库和提高胶树产量。因此，确定后的氮肥推荐施用量关系式为：N_fertilizer=-0.0009X²+0.0393X+0.0747

（三）有益效果

本发明基于橡胶林生态系统氮素输入和输出的平衡关系、橡胶树需氮量与树龄的相关关系，建立一种确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法，以树龄作为唯一参数来计算橡胶树合理氮肥施用量，解决了以往橡胶树推荐施氮中测试工作繁重以及参数指标难以确定等问题，具有很高的实用性和增产效果。

附图说明

图1是本发明实施例的方法流程图；

图2是本发明橡胶树需氮量和树龄的相关关系；

图3是实施例中不同施氮水平下的橡胶树干胶产量；

图4是实施例中施氮量与干胶产量效应曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步详细说明。

基于氮素平衡理论，土壤-作物系统中氮素输入应约等于氮素输出以维持系统内氮素平衡，以保持土壤氮肥力和保证作物获得高产。这种平衡关系是确定作物合理施氮量的基础：如果施氮量过高，则会导致氮素在土壤中严重累积和向环境中大量损失，而作物产量不会继续增加；如果施氮不足，则导致产量偏低，同时大量消耗了土壤本底氮库。

橡胶树为多年生高大乔木，其一生都在持续不断的吸收氮素，以满足生长固定和胶乳生产需要。在长达30-40年之久的生长周期中，橡胶树对氮素的需求量随着树龄而不断变化，二者之间有着很好的正相关关系。这种相关关系是橡胶树推荐施氮工作的重要基础。

本发明基于橡胶林生态系统氮素平衡关系、橡胶树需氮量与树龄的相关关系来确定橡胶树氮肥推荐施用量，如图1所示，具体步骤如下：

橡胶林生态系统中氮素输入项主要有：①因施肥而带入肥料氮，包括化肥氮和有机肥氮，统称为肥料氮（N_fertilizer）；②枯枝落叶等凋落物所返还的氮量（N_litter）；③土壤有效氮供应，包括土壤无机氮供应（N_soil）和土壤有机氮矿化（N_{mineralization}）；④其他氮源，包括干湿沉降氮和非共生固氮等（统称为其他来源氮量，N_others）。氮素输出项主要有：①胶树因生长固定和胶乳生产需要所吸收的氮（N_requirement）；②无机氮在土壤中的残留（N_residue）和被固定（N_{immobilization}）；③氮素各种损失，包括挥发、淋洗、硝化-反硝化和径流损失等（N_loss）。另外橡胶林下植被对土壤氮素的吸收和返还属于系统内循环的一部分，理论上不予考虑。橡胶人工林生态系统中氮素平衡关系用下面的关系式表达：

N_fertilizer+ N_litter+ N_soil+ N_{mineralization}+ N_others= N_requirement+ N_residue+N_{immobilization}+ N_loss（1）

保证土壤持续供氮能力对于实现胶树的高产和稳产是非常重要的。就高产胶园而言，应该长期维持土壤氮库的基本平衡。因此，土壤有机氮矿化（N_{mineralization}）应该大致等于土壤对无机氮的固定（N_{immobilization}），土壤无机氮供应（N_soil）也应该大致等于无机氮在土壤中的残留（N_residue），即：

N_soil+ N_{mineralization}≈ N_residue+ N_{immobilization} （2）

对有关研究结果的总结表明，当前的施肥方法和农艺管理水平下，在施氮量较为适宜的情况下，氮素损失量（N_loss）能控制在35%以下。研究发现，橡胶树每年凋落物所归还的氮量（N_litter）约占橡胶树年需氮量的27-48%。二者在数量上大体相当。而其他来源的氮量（N_others）在氮素供应的时间和数量上都是不稳定的，不能作为氮素供应的主要来源，在橡胶树推荐施氮工作中不应考虑。因此，可以将橡胶林生态系统氮素损失量（N_loss）大致相当于橡胶树每年凋落物所归还的氮量（N_litter）和其他来源的氮量（N_others）。

N_loss≈ N_litter + N_others （3）

根据我们大量研究资料，橡胶树需氮量（N_requirement）和树龄（X）之间有很好的相关性（见附图2）。利用二者的相关关系建立关系式：

N_requirement=-0.0009X²+0.0393X+0.0117 （4）

将（2）（3）（4）代入（1）中，则公式简化为：

N_fertilizer=-0.0009X²+0.0393X+0.0117 （5）

鉴于目前我国植胶区土壤氮肥力普遍很低的现状，应该将计算后的氮肥推荐施用量上调30 kg N/hm²（即0.063 kg N/tree），以持续培育土壤氮库和提高胶树产量。因此，确定后的橡胶树氮肥推荐施用量关系式为：

N_fertilizer=-0.0009X²+0.0393X+0.0747 （6）

由上式（6）可以看出，以树龄作为唯一参数就可以方便、快速的确定橡胶树氮肥推荐施用量（N_fertilizer）。本发明解决了以往橡胶树推荐施氮中测试工作繁重以及参数指标难以确定等问题，具有很高的生产实用性。另外以计算后的氮肥推荐施用量为基本依据，在其他类型土壤区可以根据当地土壤氮肥力水平、胶树品种、干胶产量等因素，适当调整施氮量范围。

下面通过田间试验来进一步说明本发明的实施过程：

试验区在海南省儋州市热科院试验场五队基地（E109°29′8.4″，N19°29′8.4″）。土壤为花岗片麻岩发育砖红壤。0-20 cm土壤基本理化性质如下：pH 4.80，有机质10.92 g/kg，全氮0.59 g/kg，有效磷4.87 mg/kg，速效钾41.17 mg/kg，硝态氮3.98 mg/kg，铵态氮2.59 mg/kg。橡胶树品种为热研7-33-97，树龄17年，割制为s/2·d/3。试验胶树株距3.5 m，行距6 m，约476 tree/hm²。

利用关系式N_fertilizer=-0.0009X²+0.0393X+0.0747计算氮肥推荐施用量为0.483kg N/tree，即230 kg N/hm²。试验共设置4个氮肥处理：1）不施氮，N0；2）传统施氮100 kgN/hm² N100；3）推荐施氮230 kg N/hm²，N230；4）过量施氮400 kg N/hm²，N400。

推荐施氮N230干胶产量与N400相比差异不显著，而与N0和N100相比则显著提高了干胶产量（图3）。通过施氮量与干胶产量拟合的肥料效应方程见图4。利用边际收益等于边际成本，计算最佳产量施氮量为243.3 kg N/hm²，最高产量施氮量为277.6 kg N/hm²。本发明氮肥推荐施用量与最佳产量施氮量非常接近（在田间尺度20 kg N/ hm²的不确定性是可以接受的），说明该橡胶树推荐施氮方法是可行的。

由以上实施例可以看出，本发明基于橡胶林生态系统氮素平衡关系、橡胶树需氮量与树龄的相关关系所建立的确定橡胶树氮肥推荐施用量方法，以树龄作为唯一参数来计算橡胶树合理的氮肥推荐施用量，解决了以往橡胶树推荐施氮中测试工作繁重以及参数指标难以确定等问题，显著提高了干胶产量，具有很高的实用性和增产效果。

以上实施例仅为本发明的示例性说明，而并不是对本发明的限制，相关技术人员在本发明的精神和范围内，所作的修改或等同的技术措施也属于本发明的保护范围，本发明的专利保护范围由权利要求书限定。

Claims (2)

1.一种确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法，其特征在于，基于橡胶林生态系统氮素平衡关系、橡胶树需氮量N_requirement与树龄X的相关关系，由树龄X来确定橡胶树氮肥推荐施用量N_fertilizer；所述方法包括以下步骤：

（1）由橡胶林生态系统氮素输入和输出的平衡关系推导得出，橡胶树氮肥推荐施用量的关系式①N_fertilizer = N_requirement；

（2）利用橡胶树需氮量N_requirement与树龄X的相关关系来确定橡胶树需氮量N_requirement，建立关系式②N_requirement= -0.0009X² + 0.0393X + 0.0117来计算橡胶树需氮量；

（3）将关系式①②合并，则橡胶树氮肥推荐施用量N_fertilizer由关系式N_fertilizer=-0.0009X²+0.0393X+0.0117来确定，以树龄X作为唯一参数来计算橡胶树氮肥推荐施用量。

2.根据权利要求1所述的确定橡胶树氮肥推荐施用量的方法，其特征在于，所述的树龄X根据橡胶树的经济寿命，在该公式中的适用范围为1-40年。