CN109076760B - 一种基于降水量的区域追氮方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农作物施肥技术领域，具体涉及一种基于降水量的区域追氮方法，包括如下步骤：(1)确定基于氮转化率的施氮模型，并根据施氮模型确定施氮量；(2)根据所述施氮量确定追氮调整模型。本发明提供了一种基于降水量的区域追氮方法，在建立区域施氮模型和依据地块土壤氮含量基础上，进一步建立依据降水量的追氮模型，使定量施肥简单化和实用化。可以实现按区域或按地块的定量施氮，在保证单产和品质的前提下，增加施肥经济效益、培肥土壤和减少肥料面源污染。

Description

一种基于降水量的区域追氮方法
技术领域
本发明涉及农作物施肥技术领域，具体涉及一种基于降水量的区域追氮方法。
背景技术
目前，定量施肥模型主要有三类：一类是基于土壤养分含量计算推荐施肥量的模型，称之为测土推荐施肥模型，另一类是以肥料田间试验结果为依据，通过数学模型计算出最佳推荐施肥量，称之为肥料效应函数模型，第三类是以测定作物生长期间叶片内的养分含量来决定当时的施肥推荐方案，称之为营养诊断方法，第三类更适合于追氮情况。
第一类和第二类模型为主要施肥模型，其中肥料当季表观利用率和土壤养分当季表观利用率是最重要的施肥参数，由于这两个推荐施肥参数没有考虑肥料的长期效应和施肥区与不施肥区的肥料和土壤养分表观利用率不同的原因，致使截止目前为止的这两类施肥模型没有通用性的，都存在这样或那样的理论问题、方法问题和参数问题，难以实际应用。目前，尚无通用的推荐施肥模型，特别是同时满足高产、优质、高效、土肥培肥和环保5个目的的定量化模型。
由于氮、磷、钾元素在肥料、土壤、作物体内和环境中的行为不同，一般地，氮、磷、钾施肥模型虽有共性，但是各有特点。氮在土壤中容易损失(挥发和渗漏等)；磷在土壤中容易被固定，有效性低；一般土壤提供的钾较多，肥料钾也有一定的被固定。
发明内容
本发明提供了一种基于降水量的区域追氮方法，在建立区域施氮模型和依据地块土壤氮含量基础上，进一步建立依据降水量的追氮模型，使定量施肥简单化和实用化。
为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：本发明提供了一种基于降水量的区域追氮方法，包括如下方法
(1)确定基于氮转化率的施氮模型，并根据施氮模型确定施氮量；
(2)根据所述施氮量确定追氮调整模型：
追肥时，土壤墒情等级为适宜时，追氮调整量＝0；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为偏湿时，追氮调整量＝增加或减少追氮量的20％；缺水地区增加，不缺水地区减少；缺水地区增加的氮量不超过基肥的氮量为上限(Up)，不缺水地区减少的氮量不超过基肥的氮量的一半为下限(Down)；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为涝时，追氮调整量＝减少追氮量的40％；减少的氮量不超过基肥的一半为下限(Down)；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为偏旱时，追氮调整量＝增加或减少追氮量的20％；缺水地区减少，不缺水地区增加；缺水地区减少的氮量不超过基肥的氮量的一半为下限(Down)，不缺水地区增加的氮量不超过基肥的氮量为上限(Up)；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为旱时，追氮调整量＝减少追氮量的40％；减少的氮量不超过基肥的一半为下限(Down)；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此。
(1)确定氮转化率
Kyield＝Wyield/Winput，
Kyield为氮转化率；Wyield为肥料田间试验最佳施肥量小区产量带走的氮量，Winput为肥料田间试验最佳施肥量小区的施氮量；
(2)确定地块施氮量调节量比例K和Y
K＝(具体地块土壤有效氮平均含量/区域高产地块土壤有效氮平均含量)；
Y(施氮量增加或减少％)＝0.40*(1-K)；
(3)所述生态经济施氮模型的表达式如下：
1)当K＝1时，W’input＝W’yield/Kyield+0，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+0；其中W’yield为基于地块目标产量计算的带走的氮量，W’input为计算的地块推荐施氮量；
2)当K＜1时：W’input＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上增加的施氮量；
3)当K＞1时：W’input＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上减少的施氮量。
所述区域平均施肥量是指区域地块平均目标产量带走的养分量/区域平均养分转化率。
采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明提供了一种基于降水量的区域追氮方法，在建立区域施氮模型和依据地块土壤氮含量基础上，进一步建立依据降水量的追氮模型，使定量施肥简单化和实用化。可以实现按区域或按地块的定量施氮，在保证单产和品质的前提下，增加施肥经济效益、培肥土壤和减少肥料面源污染。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例：
本实施例提供了一种基于降水量的区域追氮方法，包括如下方法
S1 确定基于氮转化率的施氮模型和确定施氮量
确定施氮模型的具体方法如下：
S101 确定氮转化率
Kyield＝Wyield/Winput，
Kyield为氮转化率；Wyield为肥料田间试验最佳施肥量小区产量带走的氮量，Winput为肥料田间试验最佳施肥量小区的施氮量；
最佳施肥量小区产量是指在“3414肥料田间试验”的14个小区中产量最高的小区，最佳施肥量小区折算成每亩产量带走的养分量包括根、茎叶、籽粒等器官中的养分量，它等于籽粒重量(干重，下同)*籽粒中某养分(N或P2O5或K2O，下同)含量+根系重量*根系中某养分含量+茎叶重量*茎叶中某养分含量+其他可能的器官重量*其他可能的器官中某养分含量。
最佳施肥量小区折算成每亩产量带走的养分量除以最佳施肥量小区折算成每亩的籽粒(或经济产量)产量＝最佳施肥量小区每百公斤籽粒(或经济产量)产量带走的养分量。
S102 确定地块施氮量调节量比例K和Y
K＝(具体地块土壤有效氮平均含量/区域高产地块土壤有效氮平均含量)；
Y(施氮量增加或减少％)＝0.40*(1-K)；
具体地块是指用户计划施肥的地块，区域高产地块是指区域内统计的地块中，产量为前15％的高产量的那些地块；具体地块土壤有效氮平均含量是通过采集具体地块土样测试的结果，区域高产地块的土壤有效氮平均含量是通过对产量为前15％的高产量的那些地块的土壤有效氮平均含量的统计而获得的平均数。
S103 所述生态经济施氮模型的表达式如下
1)当K＝1时，W’input＝W’yield/Kyield+0，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+0；其中，地块目标产量带走的氮量＝目标产量/100*每百公斤籽粒(或经济产量)产量带走的氮量；此处的氮转化率由步骤S1获得。
2)当K＜1时：W’input＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上增加的施氮量；
3)当K＞1时：W’input＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上减少的施氮量。
所述区域平均施肥量是指区域地块平均目标产量带走的养分量/区域平均养分转化率。
依据施氮模型确定总施氮量，假如为12公斤/亩，假如其中的50％为追肥，则6.0公斤为追氮量(假设一次性追肥)；再依据当K＝1或K＜1或当K＞1时计算具体地块的追氮量，并以此为基数进行基于降水量的追氮量的调整。
S2 根据所述施氮量确定追氮调整模型
追肥时，土壤墒情等级为适宜时，追氮调整量＝0；如基础追氮量为6.0公斤/亩时，假如K＝1不进行地块追氮调整时(当K＜1时，地块基础追氮量大于6公斤/亩，反之地块基础追氮量少于6公斤/亩，下同)，追氮调整量＝0；
追肥时，土壤墒情等级为偏湿时，追氮调整量＝增加或减少追氮量的20％；缺水地区增加，不缺水地区减少；如基础追氮量为6.0公斤/亩时，假如K＝1不进行地块追氮调整时，缺水地区增加1.2公斤/亩，不缺水地区减少1.2公斤/亩；
追肥时，土壤墒情等级为涝时，追氮调整量＝减少追氮量的40％；如基础追氮量为6.0公斤/亩时，假如K＝1不进行地块追氮调整时，减少2.4公斤/亩氮肥；
追肥时，土壤墒情等级为偏旱时，追氮调整量＝增加或减少追氮量的20％；缺水地区减少，不缺水地区增加；如基础追氮量为6.0公斤/亩时，假如K＝1不进行地块追氮调整时，缺水地区减少1.2公斤/亩，不缺水地区增加1.2公斤/亩；
追肥时，土壤墒情等级为旱时，追氮调整量＝减少追氮量的40％。如基础追氮量为6.0公斤/亩时，假如K＝1不进行地块追氮调整时，减少2.4公斤/亩氮肥。
本实施例中，获取养分转化率以及地块施氮量调节量比例K、Y中参数的数据来源通过查阅始于2005年全国测土配方施肥工作公开发表的“3414肥料田间试验”的中文文献并从中整理出相关数据，这些试验主要集中在16-21个省、自治区和直辖市。
需要说明的是，本实施例所提供的基于降水量的区域追氮方法，同样适用于其他肥料，例如钾肥和磷肥。
下面举例说明本实施例所提供基于降水量的区域追氮方法，
(1)施氮基本参数确定
吉林省某地块玉米肥料田间试验结果是最佳产量600公斤/亩的小区其施氮量Winput为14.0(其中7公斤/亩为一次性追氮量)(公斤/亩)，将此时的施氮量确定为最佳施氮量，因为在此施氮量情况下，土壤氮养分基本不会减少，所以作物吸收的氮表观上都是可以理解为来自于肥料氮，于是作物吸收的氮量除上最佳施氮量就是氮养分转化率了；
a)测试结果表明在玉米产量为600公斤/亩时，每生产100公斤籽粒时根、茎叶和籽料所带走的氮量是1.8公斤N；
b)本肥料试验氮转化率Kyield分别为((600/100)*1.8)/14.0＝77.14％，其中氮的Wyield为(600/100)*1.8＝10.80(公斤/亩)；
c)进一步，假如获得一系列产量对应的养分转化率Kyield，就可以建立产量与Kyield的函数关系，当确定一个区域或一块地目标产量后，就可以通过产量与Kyield的函数关系反求出Kyield，于是，通过目标产量可以计算该产量所带走的氮养分量Wyield，最后可以计算出一个区域或一块地施氮量Winput＝Wyield/Kyield。
(2)确定地块施肥量调节量比例K和Y
K＝具体地块土壤有效氮含量/区域高产地块土壤有效氮平均含量；Y(施氮量增加或减少％，K小于1时增加，反之减少)＝0.40*(1-K)；
举例如下：仍以上例为例，本案例中区域土壤有效氮平均值为100mg/kg，现有三个地块土壤有效氮含量分别为50、100、150mg/kg，则K分别为0.50(K小于0.50时取0.50)、1.00、1.50(K大于1.50时取1.50)；这里规定当k分别为0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.00时，以区域施氮量为基础分别增加20％、16％、12％、8％、4％、0％的施氮量(相当于配上个直线方程，即Y(施氮量增加％)＝0.40-0.4*k＝0.40*(1-K)；同理，规定当k分别为1.50、1.40、1.30、1.20、1.10、1.00时，以区域施氮量为基础分别减少20％、16％、12％、8％、4％、0％的施氮量(相当于配上个直线方程，即Y(施氮量减少％)＝0.40-0.4*k＝0.40*(1-K)。
(3)所述生态经济施肥模型的表达式
1)当K为1时，W’input＝W’yield/Kyield+0，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+0＝(10.80/0.7714)+0＝14.00(其中50％为追肥氮即7.00公斤/亩)；再以7.00公斤/亩为基数依据追肥时的墒情等级确定追氮量(如前所述)。
2)当K＜1时：W’input＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上增加的施氮量；其中，当土壤有效氮含量为50mg/kg时，在区域平均施氮量基础上增加的施氮量＝(区域平均追氮量*Y＝7.00*(0.40*(1-0.5))＝1.40(公斤/亩N)；地块追氮量＝7.00+1.40＝8.40(公斤/亩N)；再以8.40公斤/亩为基数依据追肥时的墒情等级确定追氮量(如前所述)。
3)当K＞1时：W’input＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y，即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上减少的施氮量；其中，当土壤有效氮含量为150mg/kg时，在区域平均施氮量基础上减少的施氮量＝(区域平均追氮量*Y＝7.00*(0.40*(1-1.5))＝-1.40(公斤/亩N)；地块追氮量＝7.00-1.40＝5.60(公斤/亩N)；再以5.60公斤/亩为基础依据追肥时的墒情等级确定追氮量(如前所述)。上例中最后的施肥量都不超过Up和Down限定的量。
根据所述施氮模型确定施氮量，再以追氮量为基数依据地块具体有效氮含量与区域平均土壤有效氮含量的对比关系(由高低关系确定的比例关系)确定追氮调整模型和参数，最后根据追肥时的墒情等级确定追氮量，再根据Up和Down判断是否超过施肥量上限或下限。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于降水量的区域追氮方法，其特征在于，包括如下步骤
(1)确定基于氮转化率的施氮模型，并根据施氮模型确定施氮量；
(2)根据所述施氮量确定追氮调整模型：
追肥时，土壤墒情等级为适宜时，追氮调整量＝0；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为偏湿时，追氮调整量＝增加或减少追氮量的20％；缺水地区增加，不缺水地区减少；缺水地区增加的氮量不超过基肥的氮量为上限Up，不缺水地区减少的氮量不超过基肥的氮量的一半为下限Down；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为涝时，追氮调整量＝减少追氮量的40％；减少的氮量不超过基肥的一半为下限Down；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为偏旱时，追氮调整量＝增加或减少追氮量的20％；缺水地区减少，不缺水地区增加；缺水地区减少的氮量不超过基肥的氮量的一半为下限Down，不缺水地区增加的氮量不超过基肥的氮量为上限Up；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
追肥时，土壤墒情等级为旱时，追氮调整量＝减少追氮量的40％；减少的氮量不超过基肥的一半为下限Down；当追肥不止一次时，每次分配到的追肥氮量的调整方法均如此；
所述步骤(1)中确定基于氮转化率的施氮模型的具体方法如下：
(1)确定氮转化率
Kyield＝Wyield/Winput，
Kyield为氮转化率；Wyield为肥料田间试验最佳施肥量小区产量带走的氮量，Winput为肥料田间试验最佳施肥量小区的施氮量；
(2)确定地块施氮量调节量比例K和Y
K＝具体地块土壤有效氮平均含量/区域高产地块土壤有效氮平均含量；Y＝0.40*(1-K)；
(3)所述基于氮转化率的施氮模型的表达式
1)当K＝1时，W’input＝W’yield/Kyield+0
即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+0；其中W’yield为基于地块目标产量计算的带走的氮量，W’input为计算的地块推荐施氮量；
2)当K＜1时：W’input＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y
即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上增加的施氮量；
3)当K＞1时：Winput＝W’yield/Kyield+(W’yield/Kyield)*Y
即，地块施氮量＝地块目标产量带走的氮量/氮转化率+在区域平均施氮量基础上减少的施氮量。
2.根据权利要求1所述的基于降水量的区域追氮方法，其特征在于，所述K、Y、Up、Down为特征参数；所述区域平均施氮量是指区域地块平均目标产量带走的养分量/区域平均养分转化率。
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