CN112151126A - 一种有机肥定量替代化肥的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机肥定量替代化肥的计算方法，包括以下步骤：(a)、设定目标作物所需要的氮肥、磷肥、钾肥的纯养分施用量以及预计的有机肥的替代比例；(b)、根据所使用的有机肥中氮、磷、钾的纯养分含量，计算当以所述有机肥中的磷替代化肥时，所述有机肥的施用量；(c)、当使用步骤(b)得到的有机肥的施用量时，计算所述有机肥中氮和钾的携带量，并通过与步骤(a)中所述目标作物所需要的氮肥和钾肥的纯养分施用量的差量，确定需要补充的化肥的施用量。有效地解决了常规计算方法中作物磷肥或钾肥施用量可能被有机替代过量的问题，有效避免肥料资源浪费、土壤中磷素过度累积、农田土壤磷地表径流本底流失加剧等系列问题。
Description
技术领域
本发明涉及肥料施用技术领域，具体而言，涉及一种有机肥定量替代化肥的计算方法。
背景技术
将畜禽粪便、动植物残体和以动植物产品加工的下脚料为原料，经过一系列工艺加工成商品有机肥还田使用。此类有机肥具有肥效长、养分全面、提高土壤保肥能力和缓冲能力、改善土壤物理化学和生物性能、提高作物产量和改善产品品质等优点。用有机肥替代部分化肥，与化学肥料配合使用，不仅是对我国畜牧业迅速发展产生大量的畜禽粪便等农业废弃物资源的肥料化利用，也是提高化肥养分利用率、培育土壤基础肥力、稳定提高产量、以及减少农业面源污染的重要措施。
在生产实践和科学研究中，在确定有机肥定量替代部分化学肥料的用量时，人们常常根据作物氮肥施用量的一定百分比(如10％-50％)进行计算。这种只根据作物“氮有机替代”计算所得的商品有机肥用量，当氮的替代比例较高时，其中所带入的磷、钾，往往高于作物推荐施用量。在生产实践中，土壤中长期施入较多的磷，会导致土壤中磷素过度累积、农田土壤磷的地表径流本底流失加剧、水环境风险增加等系列问题，钾的过量投入也会导致资源浪费。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机肥定量替代化肥的计算方法，所述的计算方法，有效地解决了常规计算方法中作物磷肥或钾肥施用量可能被有机替代过量的问题，能有效避免肥料资源浪费、土壤中磷素过度累积、农田土壤磷地表径流本底流失加剧等系列问题，促进农业生产绿色发展和农业生态环境改善。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种有机肥定量替代化肥的计算方法，包括以下步骤：
(a)、设定目标作物所需要的氮肥、磷肥、钾肥的纯养分施用量以及预计的有机替代比例；
(b)、根据所使用的有机肥中氮、磷、钾的纯养分含量，计算当以所述有机肥中的磷、氮、钾中的一种养分替代化肥时，所述有机肥的施用量；
(c)、当使用步骤(b)得到的有机肥的施用量时，计算所述有机肥中磷、氮、钾中另外两种养分的携带量，并通过与步骤(a)中所述目标作物所需要的纯养分施用量的差量，确定需要补充的化肥的施用量。
优选的，在步骤(a)中，所述预计的有机肥的替代比例为以所述有机肥中的磷、氮、钾中的一种替换所述目标作物所需要的肥料的纯养分施用量的质量百分比，所述质量百分比为1％-100％，更优选的质量比为75％-100％。
优选的，在步骤(a)中，所述氮肥以N计。
优选的，在步骤(a)中，所述磷肥以P2O5计。
优选的，在步骤(a)中，所述钾肥以K2O计。
优选的，在步骤(b)中，所述有机肥的施用量的计算方法，具体包括以下步骤：
以磷肥进行计算，
所述有机肥的施用量＝目标作物的磷肥需要量×磷有机替代百分比÷有机肥中磷的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)；
和/或；
以氮肥进行计算，
所述有机肥的施用量＝目标作物的氮肥需要量×氮有机替代百分比÷有机肥中氮的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)；
和/或；
以钾肥进行计算，
所述有机肥的施用量＝目标作物的钾肥需要量×钾有机替代百分比÷有机肥中钾的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)。
优选的，在步骤(c)中，所述计算所述有机肥中磷、氮、钾中另外两种养分的携带量，具体包括以下步骤：
有机肥中含有的另外两种元素的携带量＝有机肥的施用量×(1-鲜样水分含量/100)×有机肥中另外两种元素的干基含量。
优选的，所述需要补充的化肥的施用量的计算方法，具体包括以下步骤：
补充的化肥的施用量＝(目标作物的所述另外两种元素的需要量-所述有机肥中另外两种元素的携带量)÷化肥中对应的养分百分含量。
优选的，所述作物包括水稻、油菜、小麦、玉米和棉花中的任一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所提供的有机肥定量替代化肥的计算方法，所述的计算方法，有效地解决了常规计算方法中“作物磷肥或钾肥施用量可能被有机替代过量”的问题，能有效避免肥料资源浪费、土壤中磷素过度累积、农田土壤磷地表径流本底流失加剧等系列问题，促进农业生产绿色发展和农业生态环境改善。
(2)本发明所提供的有机肥定量替代化肥的计算方法，所述的计算方法，计算商品有机肥施用量，考虑到目前已广泛实现作物秸秆还田的背景下，有效避免因养分元素可能被过量替代引起的肥料资源浪费等系列负面问题，更加科学、合理。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本实施例所提供的有机肥定量替代化肥的计算方法，包括以下步骤：
一种有机肥定量替代化肥的计算方法，包括以下步骤：
(a)、设定目标作物所需要的氮肥、磷肥、钾肥的纯养分施用量以及预计的有机替代比例；
所述预计的有机肥的替代比例为以所述有机肥中的磷、氮、钾中的一种养分替换所述目标作物所需要的肥料的纯养分施用量的质量百分比，所述质量百分比为1％-100％，但优选的质量比为75％-100％；
氮肥以N计，磷肥以P2O5计，所述钾肥以K2O计。
(b)、根据所使用的有机肥中氮、磷、钾的纯养分含量，计算当以所述有机肥中的磷、氮、钾中的一种养分替代化肥时，所述有机肥的施用量；
具体的，采用以下方法进行计算：
有机肥的施用量＝目标作物的磷肥需要量×磷有机替代百分比÷有机肥中磷的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)；
有机肥的施用量＝目标作物的钾肥需要量×钾有机替代百分比÷有机肥中钾的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)；
有机肥的施用量＝目标作物的氮肥需要量×氮有机替代百分比÷有机肥中氮的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)；
(c)、当使用步骤(b)得到的有机肥的施用量时，计算所述有机肥中磷、氮、钾中另外两个的携带量，并通过与步骤(a)中所述目标作物所需要的纯养分施用量的差量，确定需要补充的化肥的施用量；
有机肥中含有的另外两种元素的携带量＝有机肥的施用量×(1-鲜样水分含量/100)×有机肥中另外两种元素的干基含量；
补充的化肥的施用量＝(目标作物的所述另外两种元素的需要量-所述有机肥中另外两种元素的携带量)÷化肥中对应的养分百分含量。
在本发明一些优选的实施例中，所述作物包括水稻、油菜、小麦、玉米和棉花中的任一种。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
在江汉平原水稻主产区开展中稻有机替代和减少化肥施用量大面积示范推广，在当前秸秆全量还田条件下，中稻氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)纯养分推荐施用量分别为150kg/hm2、45kg/hm2和67.5kg/hm2。现有1种合格的猪粪型有机肥，氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)含量(以烘干基计)分别为2.65％、3.92％和2.76％，鲜样水分含量为19.57％，化学肥料为尿素(含N 46％)和氯化钾(含K2O 60％)。现要求尽可能提高有机替代比例，但不得过量施用肥料，需要分别计算出水稻单位面积猪粪型商品有机肥和化肥的用量。
1)中稻种植中氮肥、磷肥、钾肥纯养分计划施用量分别为150、45和67.5kg/hm2，以磷的用量最低，根据“尽可能提高有机替代比例”的要求，初步确定磷的有替代比例为100％，即纯磷施用量45kg/hm2，并全部用有机肥替代。
2)商品有机肥为合格的猪粪型商品有机肥，其氮、磷、钾纯养分含量为磷>钾>氮。
3)根据“中稻氮磷钾施用量以磷的用量最低、猪粪型商品有机肥中磷的含量最高”的已知条件，可以确定应以磷为基础进行猪粪型商品有机肥用量计算。
4)有机肥施用量＝中稻纯磷施用量×100％÷有机肥中干基纯磷含量÷(1-鲜样水分含量/100)＝45×100％÷3.92％÷(1-19.57/100)＝1427.3(kg/hm2)。
5)分别计算有机肥携入的氮和钾：
有机肥中的氮量＝1427.3×(1-19.57/100)×2.65％＝30.4(kg/hm2)；
有机肥中的钾量＝1427.3×(1-19.57/100)×2.76％＝31.7(kg/hm2)；
有机肥携入磷量为45kg/hm2，即替代100％。
5)分别计算补充的化肥(尿素和氯化钾)施用量：
尿素施用量＝(150-30.4)÷46％＝260.0(kg/hm2)；
氯化钾施用量＝(67.5-31.7)÷60％＝59.7(kg/hm2)；
6)计算验证氮、钾的有机替代比例：
氮有机替代比例＝有机肥携入氮÷纯氮推荐施用量×100％
＝30.4÷150×100％＝20.3％；
钾有机替代比例＝有机肥携入钾÷纯钾推荐施用量×100％
＝31.7÷67.5×100％＝47.0％。
在本实施例中，用猪粪型商品有机肥替代化学肥料，在磷为全量有机替代条件下，氮的有机替代比例仅为20.3％、钾的有机替代比例为47.0％；如果以氮为基础进行有机替代量的计算，当氮的有机替代比例高于20.3％的时候，就会出现磷的过量使用；当氮的有机替代比例高于43.2％的时候，就会同时出现磷和钾的过量使用，而此时磷的有机替代比例将高达212.8％。
实施过程中，还设置了以中稻“氮有机替代30％”作为对照。计算结果表明，中稻氮有机替代比例为30％时，根据本实施例中的计算方法，商品有机肥施用量为2111.3kg/hm2，此时商品有机肥携入纯磷66.6kg/hm2、携入纯钾46.9kg/hm2，即磷有机替代比例为148％、钾有机替代比例为69.4％。
大田产量和监测结果表明：磷全部有机替代处理(此时氮替代20.3％、钾替代47.0％)中稻产量为9065kg/hm2，地上部分氮(N)、磷(P)和钾(K)吸收量分别为149kg/hm2、32.2kg/hm2和255kg/hm2，施基肥后9天内田面水总磷(TP)平均浓度为0.31mg/kg，水稻收获后土壤0-20cm CaCl2可提取总磷(TP)含量为0.68mg/kg。
对比例，氮肥有机替代30％处理(此时磷替代148％、钾替代69.4％)，得到的中稻产量为8996kg/hm2，地上部分氮(N)、磷(P)和钾(K)吸收量分别为142kg/hm2、30.6kg/hm2和239kg/hm2，施基肥后9天内田面水总磷平均浓度为0.33mg/kg,水稻收获后土壤0-20cmCaCl2可提取总磷(TP)含量为0.71mg/kg。
大田监测结果显示，“磷全部有机替代处理”比“氮有机替代比例为30％”处理的产量高出0.77％，地上部分氮(N)、磷(P)和钾(K)吸收量分别高出4.93％、5.23％和6.69％，施基肥后9天内田面水总磷(TP)平均浓度低6.06％，水稻收获后土壤0-20cm CaCl2可提取总磷(TP)含量低4.23％，表明“磷全部有机替代处理”更有利于促进当季作物稳产、对氮磷钾养分的吸收、降低施基肥后田面水中总磷浓度、减少土壤磷素残留，从而减少流失风险。
实施例1中，根据水稻中氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)纯养分推荐施用量和使用的有机肥(猪粪型有机肥)中氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)含量为依据，采用了以磷为基础进行猪粪型商品有机肥用量计算。根据实际情况，当作物不同时，或者使用的有机肥的类型不同时，也可以以氮或钾为基础进行有机肥用量的计算，计算方法类似。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。
Claims (9)
1.一种有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)、设定目标作物所需要的氮肥、磷肥、钾肥的纯养分施用量以及预计的有机替代比例；
(b)、根据所使用的有机肥中氮、磷、钾的纯养分含量，计算当以所述有机肥中的磷、氮、钾中的一种养分替代化肥时，所述有机肥的施用量；
(c)、当使用步骤(b)得到的有机肥的施用量时，计算所述有机肥中磷、氮、钾中另外两种养分的携带量，并通过与步骤(a)中所述目标作物所需要的纯养分施用量的差量，确定需要补充的化肥的施用量。
2.根据权利要求1所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述预计的有机肥的替代比例为以所述有机肥中的磷、氮、钾中的一种养分替换所述目标作物所需要的肥料的纯养分施用量的质量百分比，所述质量百分比为1％-100％，优选的质量比为75％-100％。
3.根据权利要求1所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述氮肥以N计。
4.根据权利要求1所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述磷肥以P2O5计。
5.根据权利要求1所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述钾肥以K2O计。
6.根据权利要求1所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述有机肥的施用量的计算方法，具体包括以下步骤：
以磷肥进行计算，
所述有机肥的施用量＝目标作物的磷肥需要量×磷有机替代百分比÷有机肥中磷的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)；
和/或；
以氮肥进行计算，
所述有机肥的施用量＝目标作物的氮肥需要量×氮有机替代百分比÷有机肥中氮的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)；
和/或；
以钾肥进行计算，
所述有机肥的施用量＝目标作物的钾肥需要量×钾有机替代百分比÷有机肥中钾的干基含量÷(1-有机肥的鲜样水分含量/100)。
7.根据权利要求6所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述计算所述有机肥中磷、氮、钾中另外两种养分的携带量，具体包括以下步骤：
有机肥中含有的另外两种元素的携带量＝有机肥的施用量×(1-鲜样水分含量/100)×有机肥中另外两种元素的干基含量。
8.根据权利要求7所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，所述需要补充的化肥的施用量的计算方法，具体包括以下步骤：
补充的化肥的施用量＝(目标作物的所述另外两种元素的需要量-所述有机肥中另外两种元素的携带量)÷化肥中对应的养分百分含量。
9.根据权利要求1-8任一项所述的有机肥定量替代化肥的计算方法，其特征在于，所述作物包括水稻、油菜、小麦、玉米和棉花中的任一种。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114375665A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-22 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 一种确定区域最优有机肥替代化肥比例及种养结合方法 |
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| CN106612849A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-10 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 一种有机肥定量替代化肥的施用方法 |
| CN108083884A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-05-29 | 魏莉丽 | 一种有机肥及其在水稻减施增效中的应用 |
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- 2020-09-29 CN CN202011050788.9A patent/CN112151126A/zh active Pending
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