CN107182410B - 一种旱地冬小麦定量施肥方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旱地冬小麦定量施肥方法，属于农作物种植技术领域。本方法在传统测土施肥基础上，提出“以水定产，以产定肥”的研究思路，分析研究历年降水年型和产量的关系，拟合当年夏闲期降水量或播前土壤底墒和生育期降水量与产量的线性关系，确定理论目标产量；再根据理论目标产量的养分需求量和土壤养分供应能力确定相对准确的肥料施用量。本发明提供的冬小麦定量施肥方法，主要针对旱地冬小麦种植，通过“以水定产，以产定肥”，精确计算出冬小麦种植所需肥料施用量，大大提高了肥料的利用率，降低生产成本，减少环境污染，实现减肥增产的目的。

Description

一种旱地冬小麦定量施肥方法

技术领域

本发明属于农作物种植技术领域，特别涉及一种旱地冬小麦定量施肥方法。

背景技术

肥料施用不当会导致生产成本增加、肥料利用率降低和环境污染等一系列问题，我国农作物亩均化肥用量为21.9kg，是美国的2.6倍，欧盟的2.5倍。农民施肥普遍重氮轻磷钾，小麦氮肥利用率变幅在10.8～40.5％，平均为27.5％，远低于国外氮肥的平均利用率50～60％。磷肥的当季利用率一般只有10％～20％。且我国农田耕层有机质平均含量低于2％，是欧美一些国家的一半水平，我国畜禽粪便养分还田率在50％左右，农作物秸秆养分还田率在35％左右。基于以上现状，我国北方小麦减肥不减产的研究应归结为两个思路，一是有机培肥土壤，通过畜禽粪便投入、秸秆还田、种植绿肥以及生物质炭的施用等，逐步替代部分化肥。二是推进“以产定肥”的监控定量施肥技术。

监控定量施肥是联合国在全世界推行的先进农业技术，美国、德国和日本等一些发达国家很早就开始重视测土施肥，并建立了相应的管理措施，如英国农业部出版的《推荐施肥手册》。西欧国家为了防止氮肥造成水体污染，规定作物收获后1m土体的肥料氮残留量定为不超过50kg·hm²，年施氮量安全上限定为225kg·hm²。

我国测土施肥工作始于第二次全国土壤普查，2005年中央一号文件明确提出“搞好沃土工程建设，推广测土配方施肥”。我国农业部推行的“3414”测土配方施肥技术是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中微量元素的施用数量、时期和方法；在此基础上，中国农业大学提出了“基于土壤硝态氮测试和养分平衡的氮肥实时监控技术”，在小麦播种至起身期，土壤硝态氮目标值为0-30cm土层85kg·hm²，起身期至收获，土壤硝态氮目标值0-90cm土层170kg·hm²；西北农林科技大学的王朝辉等人提出了“通过1m土体硝态氮监控，从土壤氮素的输入和携出平衡计算氮肥用量”的方法。

典型的技术标准是农业部2006年发布的《测土配方施肥技术规程》(NY/T 1118-2006)。各地区根据地区和作物特点，也发布了相应的技术标准，如：《小麦—玉米秸秆全量还田平衡施肥技术规程》(DB34/T 1868-2013)、《小麦施肥技术规程》(DB51/T 1547-2012)和《冬小麦春玉米间作高效施肥技术规程》(DB62/T 2114-2011)等。

发明内容

本方法是在传统测土施肥基础上，提出“以水定产，以产定肥”的研究思路，具体方法是：分析研究历年降水年型和产量的关系，拟合当年夏闲期降水量或播前土壤底墒和生育期降水量与产量的线性关系，确定理论目标产量；再根据理论目标产量的养分需求量和土壤养分供应能力确定相对准确的肥料施用量。

优选地，S1中，当年夏闲期降水量和生育期降水量与产量的关系如式(1)

所示：Y＝α₁X₀+β₁X₂-γ₁ (1)，

式(1)中，Y为理论目标产量，单位是kg/ha；X₀为当年夏闲期的降水量，单位是mm；X₂为历年小麦播种至灌浆期的总降水量，单位是mm；α₁的取值为4.0～7.0，β₁的取值为20.0～30.0，γ₁的取值为350.0～600.0；

或，播前土壤底墒和生育期降水量与产量的关系如式(2)所示：

Y＝α₂X₁+β₂X₂-γ₂ (2)，

式(2)中，Y为理论目标产量，单位是kg/ha；X₁为当年播前2m土壤底墒，单位是mm；X₂为历年小麦播种至灌浆期的总降水量，单位是mm；α₂的取值为8.0～10.0，β₂的取值为18.0～25.0，γ₂的取值为900.0～1300.0；

S2中，所述理论目标产量小麦的养分需求量和土壤养分供应能力与肥料施用量的关系如式(3)所示：

F_i＝a_ib_iY/100 (3)

式(3)中，i为N、P或K，F_i为肥料中氮肥、磷肥或钾肥对应的施用量，单位是kg/ha；a_i为生产100kg小麦籽粒所需养分需求量，单位是kg；b_i为小麦肥料中氮肥、磷肥或钾肥的调控系数，Y为理论目标产量；

上述氮肥、磷肥和钾肥的施用量分别以N、P₂O₅、K₂O计。

更优选地，S1中，S1中，所述当年夏闲期降水量和生育期降水量与产量的关系如式(4)所示；

Y＝5.60X₀+25.88X₂-447.96 (4)

或，所述播前土壤底墒和生育期降水量与产量的关系如式(5)所示：

Y＝8.61X₁+20.68X₂-1141.12 (5)。

更优选地，S2中，

i为N时，F_N为肥料中氮肥对应的用量，a_N为生产100kg小麦籽粒所需氮肥需求量，取值2.7～3.0kg；b_N为小麦氮肥调控系数，取值1.1～1.3；

i为P时，F_P为肥料中磷肥对应的用量，a_P为生产100kg小麦籽粒所需磷肥需求量，取值0.8～1.2kg；b_P为小麦磷肥调控系数，取值1.4～1.6；

i为K时，F_K为肥料中钾肥对应的用量，a_K为生产100kg小麦籽粒所需钾肥需求量，取值2.5～3.0kg；b_K为小麦钾肥调控系数，取值0.25～0.35。

更优选地，a_N为2.8kg；b_N为1.2；a_P为1.1kg；b_P为1.5；a_K为2.7kg；b_K为0.3。

本发明提供的冬小麦定量施肥方法，主要针对旱地冬小麦种植，通过“以水定产，以产定肥”，精确计算出冬小麦种植所需肥料施用量，实现了旱地小麦种植的水肥耦合效应，协同提升小麦产量、肥料利用率和水分生产效率，通过在晋南旱地小麦种植区多年的试验研究，小麦产量、氮肥利用效率和水分生产效率较传统农户施肥模式可分别提高15％、10％和15％以上，生产成本总投入降低20％以上，经济效益提高50％以上，同时减少了环境污染，实现了高产高效与环境友好型生产的目的。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

在晋南地区，首先通过多年试验研究和材料收集，分析当地历年降水年型和产量的关系，表1是当地旱地冬小麦种植区2007-2015年小麦生产情况。

表1晋南地区试验田旱地冬小麦产量及降水情况

通过回归历年夏闲期(如6-9月份)降水量或播前(9月份)土壤底墒和生育期降水量与产量的线性关系，可得出理论目标产量与夏闲期降水量或播前底墒的关系：

Y＝5.60X₀+25.88X₂-447.96；或

Y＝8.61X₁+20.68X₂-1141.12。

式中，Y为理论目标产量，单位是kg/ha；X₀为当年播前2m土壤底墒，单位是mm；X₁为当年夏闲期(6-9月)的降水量，单位是mm；X₂为播种至灌浆期的总降水量，单位是mm；

然后，我们根据冬小麦理论目标产量的养分需求量和土壤养分供应能力确定肥料施用量：

F_N＝Y/100×生产100kg小麦籽粒的氮肥需求量×小麦氮肥调控系数

F_P＝Y/100×生产100kg小麦籽粒的磷肥需求量×小麦磷肥调控系数

F_K＝Y/100×生产100kg小麦籽粒的钾肥需求量×小麦钾肥调控系数

式中，F_N、F_P、F_K分别对应为氮肥施用量、磷肥施用量和钾肥施用量，每生产100kg小麦籽粒的氮肥需求量(N)为2.8kg，每生产100kg小麦籽粒的磷肥需求量(P₂O₅)为1.1kg，每生产100kg小麦籽粒的钾肥需求量(K₂O)为2.7kg。

在这里我们需要说明的是，确定肥料施用量时，理论目标产量Y的数值可以选择经历年夏闲期降水量和生育期降水量与产量的计算公式计算得到，也可以选择播前底墒和生育期降水量与产量的计算公式计算得到，二者择一选择即可。

需要进一步说明的是，根据晋南地区土壤特征，考虑到在石灰性旱地土壤上肥料氮的气态等损失在10～15％，5～10％的土壤培肥和其他需求，特对小麦氮肥调控系数设为1.2；而由于在石灰性旱地土壤上速效磷相对较低，土壤对速效磷的固定能力较强，因此需较多地增加磷肥用量，特对小麦磷肥调控系数设为1.5；考虑到西北雨养区旱地土壤有效钾相对较高，多数在120mg kg^-1以上，且目前秸秆还田在日益普及，小麦籽粒收获带走的钾仅占小麦吸钾总量的20％，但又考虑到还有一些土壤有效钾相对较低的田块，特将小麦钾肥调控系数设为0.3。

根据上述公式计算出F_N、F_P、F_K对应的数值，确定肥料施用量，实现精准施肥。

我们也对西北地区的其他多个冬小麦种植区进行了试验研究，如陕西关中地区、陕北地区等，多地数据显示，理论目标产量与降水量或播前土壤底墒的关系具有相似的曲线特征，我们可以用方程Y＝α₁X₀+β₁X₂-γ₁或Y＝α₂X₁+β₂X₂-γ₂表示，这里α₁的取值为4.0～7.0，β₁的取值为20.0～30.0，γ₁的取值为350.0～600.0；α₂的取值为8.0～10.0，β₂的取值为18.0～25.0，γ₂的取值为900.0～1300.0。且分析理论目标产量小麦的养分需求量发现，差别不是很大，每生产100kg小麦籽粒所需氮肥需求量，基本在2.7～3.0kg之间，每生产100kg小麦籽粒所需磷肥需求量，基本在0.8～1.2kg之间；每生产100kg小麦籽粒所需钾肥需求量，基本在2.5～3.0kg之间。进一步地，小麦氮肥调控系数基本在1.1～1.23之间，小麦磷肥调控系数进本在1.4～1.6之间，小麦钾肥调控系数基本在0.25～0.35。这对于干旱地区，特别是石灰性旱地土壤冬小麦种植具有非常重要的指导意义。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种旱地冬小麦定量施肥方法，其特征在于，具体过程如下：

S1：以水定产

以旱地冬小麦种植区域为对象，分析历年降水年型，根据当年夏闲期降水量或播前土壤底墒和生育期降水量与产量的关系，确定理论目标产量；

当年夏闲期降水量和生育期降水量与产量的关系如式(1)所示：

Y＝α₁X₀+β₁X₂-γ₁ (1)，

式(1)中，Y为理论目标产量，单位是kg/ha；X₀为当年夏闲期的降水量，单位是mm；X₂为历年小麦播种至灌浆期的总降水量，单位是mm；α₁的取值为4.0～7.0，β₁的取值为20.0～30.0，γ₁的取值为350.0～600.0；

或，播前土壤底墒和生育期降水量与产量的关系如式(2)所示：

Y＝α₂X₁+β₂X₂-γ₂ (2)，

式(2)中，Y为理论目标产量，单位是kg/ha；X₁为当年播前2m土壤底墒，单位是mm；X₂为历年小麦播种至灌浆期的总降水量，单位是mm；α₂的取值为8.0～10.0，β₂的取值为18.0～25.0，γ₂的取值为900.0～1300.0；

S2：以产定肥

根据理论目标产量的养分需求量和土壤养分供应能力确定肥料施用量；

所述理论目标产量小麦的养分需求量和土壤养分供应能力与肥料施用量的关系如式(3)所示：

F_i＝a_ib_iY/100 (3)

式(3)中，i为N、P或K，F_i为肥料中氮肥、磷肥或钾肥对应的施用量，单位是kg/ha；a_i为生产100kg小麦籽粒所需养分需求量，单位是kg；b_i为小麦肥料中氮肥、磷肥或钾肥的调控系数，Y为理论目标产量；

上述氮肥、磷肥和钾肥的施用量分别以N、P₂O₅、K₂O计。

2.根据权利要求1所述的旱地冬小麦定量施肥方法，其特征在于，S1中，所述当年夏闲期降水量和生育期降水量与产量的关系如式(4)所示；

Y＝5.60X₀+25.88X₂-447.96 (4)

或，所述播前土壤底墒和生育期降水量与产量的关系如式(5)所示：

Y＝8.61X₁+20.68X₂-1141.12 (5)。

3.根据权利要求1所述的旱地冬小麦定量施肥方法，其特征在于，S2中，

i为N时，F_N为肥料中氮肥对应的用量，a_N为生产100kg小麦籽粒所需氮肥需求量，取值2.7～3.0kg；b_N为小麦氮肥调控系数，取值1.1～1.3；

i为P时，F_P为肥料中磷肥对应的用量，a_P为生产100kg小麦籽粒所需磷肥需求量，取值0.8～1.2kg；b_P为小麦磷肥调控系数，取值1.4～1.6；

i为K时，F_K为肥料中钾肥对应的用量，a_K为生产100kg小麦籽粒所需钾肥需求量，取值2.5～3.0kg；b_K为小麦钾肥调控系数，取值0.25～0.35。

4.根据权利要求3所述的旱地冬小麦定量施肥方法，其特征在于，a_N为2.8kg；b_N为1.2；a_P为1.1kg；b_P为1.5；a_K为2.7kg；b_K为0.3。