CN113141837A

CN113141837A - 一种基于quefts模型的区域化白菜专用肥配肥与施用方法

Info

Publication number: CN113141837A
Application number: CN202110384423.8A
Authority: CN
Inventors: 周卫; 徐新朋; 何萍; 艾超; 孙静文; 王玉军
Original assignee: Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Current assignee: Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-07-23

Abstract

本发明公开了一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥与施用方法，提供了一种轻简化、定量化、合理化的具有区域化特点的白菜专用肥配肥与应用方法，即在复杂的白菜施肥体系中通过白菜可获得产量、产量反应和相对产量等关键参数评估白菜作物生长环境和土壤肥力状况，快速、准确地提供一种白菜专用肥氮(N)、磷(P₂O₅)和钾(K₂O)养分需求比例和对应的推荐施肥方法。该方法是一种有效提高白菜作物产量和肥料利用率、减少环境污染、提升土壤肥力、高效易行、适用广泛的环境保护性的化肥生产与减施技术，为工厂化生产具有区域特色的白菜专用掺混肥和/或白菜专用复合肥和/或复混肥提供技术保障。

Description

一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥与施用方法

技术领域

本发明涉及复肥生产与平衡施肥技术领域，特别涉及一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥与施用方法。

背景技术

白菜，二年生草本，高40-60厘米，常全株无毛，有时叶下面中脉上有少数刺毛。原产于中国北方，是十字花科芸薹属用蔬菜，通常指大白菜；也包括小白菜以及由甘蓝的栽培变种结球甘蓝，即"圆白菜"或"洋白菜"。引种南方，南北各地均有栽培。十九世纪传入日本、欧美各国。白菜种类很多，北方的大白菜有山东胶州大白菜、北京青白、青天津麻叶大白菜、东北大矮白菜、玉田大白菜、山西阳城的大毛边等。白菜以柔嫩的叶球、莲座叶或花茎供食用。栽培面积和消费量在中国居各类蔬菜之首。施肥是保证白菜高产优质的重要技术措施之一。但是，在白菜生产中，农民施肥多按传统经验进行，菜农一味追求高产以致施肥过量或不平衡现象普遍存在且日益严重。

根据形态特征、生物学特性及栽培特点，白菜可分为秋冬白菜、春白菜和夏白菜，各包括不同类型品种。秋冬白菜：中国南方广泛栽培、品种多。株型直立或束腰，以秋冬栽培为主，依叶柄色泽不同分为白梗类型和青梗类型。白梗类型的代表品种有南京矮脚黄、常州长白梗、广东矮脚乌叶、合肥小叶菜等。青梗类型的代表品种有上海矮箕、杭州早油冬、常州青梗菜等。春白菜：植株多开展，少数直立或微束腰。冬性强、耐寒、丰产。按抽薹早晚和供应期又分为早春菜和晚春菜。早春菜的代表品种有白梗的南京亮白叶、无锡三月白及青梗的杭州晚油冬、上海三月慢等。晚春菜的代表品种有白梗的南京四月白、杭州蚕白菜等及青梗的上海四月慢、五月慢等。夏白菜：夏秋高温季节栽培，又称“火白菜”、“伏菜”，代表品种有上海火白菜、广州马耳白菜、南京矮杂一号等。目前，我国在白菜生产中缺乏专用的肥料。由于施肥量大，养分利用率低，大量氮素淋失至地下水中，对产地的调查结果，地下水硝态氮含量(NO₃ ^-)均超过50mg/L，其中最高达500mg/L。不合理施肥不仅造成肥料资源浪费，肥料利用率降低，而且对生态环境造成威肋，还会影响白菜的口感和品质。因此，迫切需要创制白菜专用肥料，并建立科学有效的推荐施肥方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轻简化、定量化、合理化的基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥与应用方法。即在复杂的白菜施肥体系中，通过白菜养分内在效率上下的25th、中值(50th)和75th作为养分最大累积边界和养分最大稀释边界估测最佳养分吸收，通过产量反应和相对产量评估土壤的基础养分供应能力，通过农学效率评估肥料效应，从而快速、准确地提供一种白菜专用肥配肥和对应的推荐施肥方法。该方法是一种有效提高白菜作物产量和肥料利用率、减少环境污染、提升土壤肥力、高效易行、适用广泛的环境保护性的化肥生产与减施技术，为工厂化生产具有区域特色的白菜专用掺混肥(BB肥)和/或白菜专用复合肥和/或复混肥提供技术保障。

注：本发明涉及的专业术语定义或专业名词解释如下：

QUEFTS模型：是在应用大量试验数据基础之上分析作物产量与地上部养分吸收间的关系，此关系符合线性-抛物线-平台函数。

养分内在效率(internalefficiency，IE，kg/kg)：定义为每吸收1kg养分所生产的籽粒产量，即经济产量与地上部养分吸收量的比值。

吨粮养分吸收(reciprocal internal efficiency，RIE，kg/t)：定义为生产1t籽粒产量作物地上部吸收的养分，即吨粮养分吸收。

可获得产量(attainable yield Ya)：即在田间或试验站的试验条件下应用当前己知的信息技术和先进的管理措施在消除产量限制因素(如养分、病虫害等)下所获得的最大产量。

产量反应(yield response，YR)是指施肥处理与缺素处理的产量差。即可获得产量与对应减素处理产量的产量差，施N、施P和施K产量反应分别用YRN、YRP 和YRK表示。YR是施肥所增加的产量，是平衡施肥需要考虑的重要参数之一。YR 不仅可以反映土壤基础养分供应状况，还可以反映施肥效应情况。

相对产量(relative yield，RY)：定义为减素处理作物籽粒产量与可获得产量的比值。RY是依据可获得产量和产量反应计算得出的一种农学参数。

农学效率(agronomic efficiency，AE)：是指施用单位某种养分的作物增产量。即施用1kg某种养分的作物籽粒产量增量，氮、磷和钾农学效率分别用AEN、 AEP和AEK表示。农学效率反映肥料效应。

土壤基础养分供应：定义为土壤在不施某种养分而其他养分供应充足条件下土壤中该种养分的供应能力。土壤基础N、P和K养分供应分别用INS、IPS和IKS 表示。

本发明的数据来源：

所用数据来源于近期公开发表的文献资料，以及在白菜主产区开展的田间试验数据。收集的数据样本为温室内栽培白菜。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法，包括以下步骤：

(1)应用QUEFTS模型拟合白菜在不同潜在产量和目标产量下的地上部分 N、P和K最佳养分需求量曲线，并通过最佳养分吸收曲线的直线部分对应的地上部N、P、K养分吸收和白菜产量，获得白菜养分内在效率(IE)和吨白菜养分吸收(RIE)参数，附图1所示；

应用QUEFTS模型拟合白菜潜在产量为100t/hm²时不同目标产量下白菜地上部分最佳养分需求量曲线，获得的养分内在效率(IE)和吨白菜养分吸收(RIE) 列于表1-1；

表1-1

(2)依据步骤(1)表1-1，以潜在产量100t/hm²下的地上部最佳养分需求量曲线直线部分对应的最大目标产量取值，设定为白菜的可获得产量(Ya)，所述最大目标产量取值50.0t/hm²；

(3)依据步骤(1)表1-1获得的直线部分对应的吨白菜养分吸收参数和步骤(2)的可获得产量(Ya)计算白菜可获得产量下地上部养分吸收量，即：地上部养分吸收量(kg/hm²)＝Ya(t/hm²)×RIE(kg/1t)；

所述白菜可获得产量下对应的地上部N、P和K养分吸收量的计算结果分别为97.84kg/hm²、20.27kg/hm²和119.48kg/hm²；

所述白菜可获得产量下对应的地上部养分吸收的总量计算结果汇总于表1-2；

表1-2

(4)依据白菜N、P和K养分相对产量的25th、中值和75th所对应的相对产量(RYN、RYP和RYK)确定土壤基础养分N、P和K供应能力等级，并且结合步骤(1)吨粮养分吸收RIE、步骤(2)可获得产量Ya获得对应等级土壤基础养分供应的INS、IPS和IKS，即：IS＝Ya×RY×RIE；

其中，所述土壤基础养分N、P和K供应能力等级依据白菜N、P和K养分相对产量的25th、中值和75th所对应的RYN、RYP和RYK划分为低、中、高等级；

所述白菜不施N、P和K相对产量频率分布图，附图2所示；

所述白菜减素处理产量与可获得产量的关系，附图3所示

所述白菜不施N、P和K养分(减素处理)相对产量的25th、中值和75th所对应的RYN、RYP和RYK和所述土壤基础养分N、P和K供应能力等级依据白菜N、P和K养分相对产量的25th、中值和75th所对应RYN、RYP和RYK的划分等级的结果汇总于表1-3；

表1-3

所述白菜N、P和K养分相对产量的25th、中值和75th所对应的土壤基础养分的INS、IPS和IKS依据白菜N、P和K养分相对产量的25th、中值和75th所对应的RY和步骤(1)的RIE、步骤(2)的Ya获得，即：IS＝Ya×RY×RIE；

其中：INS(kg/hm²)＝Ya×RYN×(RIE-N)，IPS(kg/hm²)＝Ya×RYP×(RIE-P)， IKS(kg/hm²)＝Ya×RYK×(RIE-K)；

所述白菜N、P和K养分相对产量的25th、中值和75th所对应等级的土壤基础养分的INS、IPS和IKS计算结果汇总于表1-4；

1-4

(5)依据步骤(3)和步骤(4)获得的可获得产量对应的地上部N、P和K 养分吸收量和土壤基础养分供应的INS、IPS和IKS数据，采用养分平衡法确定白菜全生育期内肥料应提供的N、P和K养分供应量；

所述白菜全生育期内肥料N、P和K养分供应量(kg/hm²)等于白菜地上部 N、P和K养分吸收总量减去土壤基础养分N、P和K供应量，

即：肥料供N＝N_地上部─INS，肥料供P＝P_地上部─IPS，肥料供K＝K_地上部─IKS；

所述白菜全生育期内肥料N、P和K养分供应量计算结果汇总于表1-5；

表1-5

(6)依据步骤(5)得到的白菜全生育期内肥料应提供的N、P和K养分供应量换算白菜全生育期内肥料应提供的N:P:K和N/N:P/N:K/N的养分比例；

所述白菜全生育期内肥料N/N:P/N:K/N养分比例为以N养分为标准进行换算；

所述白菜全生育期内肥料提供的N:P:K的养分比例和以N养分为标准进行换算的N/N:P/N:K/N比例结果汇总于表1-6；

表1-6

(7)依据步骤(6)表1-6得到的白菜全生育期内肥料应提供的N:P:K或 N/N:P/N:K/N的养分比例，按肥料当季利用率和施肥措施调整白菜全生育期内提供的N:P:K和N/N:P/N:K/N的养分配比；

进一步的，步骤(7)的具体调整步骤如下：

(7.1)按当季利用率进行调整

所述肥料N、P和K养分的当季利用率：N30％-35％，P10％-25％，K30％-45％；本发明考虑养分相互间的协同作用，肥料基础N、P和K养分供应量分别按当季利用率35％、25％和45％进行调整；即调整后的N:P:K＝N/35％:P/25％:K/45％， N/N:P/N:K/N＝35％N/35％N:35％P/25％N:35％K/45％N＝1:35％P/25％N:35％K/45％N；

所述白菜全生育期内肥料基础N、P和K养分供应量按当季利用率调整后的 N/N:P/N:K/N养分配比结果汇总于表1-7；

表1-7

(7.2)按施肥措施进行调整

所述按施肥措施进行调整是指依据白菜全生育期内的划分规律分配肥料基础 N、P和K养分的分配比例；所述白菜全生育期划分为播种期、莲座期和包心期；

所述肥料在步骤(7.1)基础上的按施肥措施进行调整后获得的肥料统称为白菜专用肥；

所述白菜专用肥分别由基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥组成，分别于播种前、莲座期和包心期施用；

所述白菜基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥基础N、P和K养分供应量依据白菜生育期内白菜专用肥提供的基础N、P和K养分总量进行分配。分配原则如下：

所述白菜专用肥P全部由基施专用肥提供，占全P的100％；

所述白菜专用肥N、K同步且分2或3次施肥，具体分配比例为：

分2次施用时，白菜专用肥由基施专用肥和包心专用肥组成，白菜专用肥N 和K由基施专用肥和包心专用肥提供，按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，白菜基施专用肥和包心专用肥N和K占全N和K的百分比，分别按30％-70％、50％-50％和60％-40％进行分配；

分3次施用时，白菜专用肥由基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥组成，白菜专用肥N和K由基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥提供，按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，白菜基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥N和K占全N和K的百分比，分别按30％-30％-40％、40％-30-％30％和 50％-30％-20％进行分配；

所述白菜专用肥基础N、P和K养分供应量按施肥措施分配调整后的基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥N/N:P/N:K/N养分配比结果汇总于表1-8、表1-9 和表1-10。其中：

所述表1-8为白菜基施专用肥基础N、P和K养分按施肥措施分配调整后的 N:P:K和N/N:P/N:K/N养分配比结果。

表1-8

所述表1-9为白菜莲座专用肥基础N、P和K养分按施肥措施分配调整后的 N:P:K和N/N:P/N:K/N养分配比结果。

表1-9

所述表1-10为白菜包心专用肥基础N、P和K养分按施肥措施分配调整后的 N:P:K和N/N:P/N:K/N养分配比结果。

表1-10

(8)依据步骤(7)(7.2)表1-8、表1-9、表1-10，按施肥措施分配调整得到的白菜专用肥N/N:P/N:K/N养分配比，分别配制白菜专用掺混肥(BB肥)和/ 或复合肥和/或复混肥；

所述白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥为白菜基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥；

进一步的，步骤(8)的具体配制步骤如下：

(8.1)依据(7.2)表1-8、表1-9、表1-10，按施肥措施整后的N/N:P/N:K/N 养分配比折算白菜专用肥N:P₂O₅:K₂O养分配比；

所述白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥折算N:P₂O₅:K₂O养分配比结果汇总于表1-11、1-12和1-13。

表1-11

表1-12

表1-13

(8.2)依据(8.1)表1-11、1-12和表1-13白菜基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥N:P₂O₅:K₂O养分配比，按照GB15063-2001复混肥料(复合肥料)标准分别确定相应白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥总养分含量(％) 和对应N-P₂O₅-K₂O品级后，进行配肥生产；

本发明还提供了一种基于上技术方案中所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥的施用方法，是一种基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法，包括以下步骤：

步骤一：依据白菜种植区域的白菜作物往年的平均产量确定土壤基础N、P 和K养分供应等级；

所述土壤基础养分供应等级按低肥力土壤、中肥力土壤、高肥力土壤等级划分；其中，低肥力土壤为该田块过去5年作物平均产量小于全国25％的田块，高肥力土壤为该田块过去5年作物平均产量大于全国75％的田块，中肥力土壤为该田块过去5年作物平均产量介于25％-75％之间的田块；

所述白菜种植区域的土壤基础N、P和K养分供应等级对应的评价方法汇总于表2-1。

表2-1

步骤二：依据步骤一白菜作物相应种植区域的土壤基础N、P和K养分供应等级确定相应种植区域白菜专用肥N:P₂O₅:K₂O养分配比和施肥方式；

所述白菜专用肥N:P₂O₅:K₂O养分配比为符合前述“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法”中的(8.1)表1-10中的白菜专用肥N:P₂O₅:K₂O养分配比要求，并按照前述“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法”中的(8.2)进行配肥的白菜专用肥料；

所述白菜专用肥施肥方式依据白菜生育期划分为为基施专用肥和追施专用肥；

所述白菜基施专用肥于播种期前施用；所述白菜追施专用肥分别由莲座专用肥和包心专用肥组成，分别于莲座期和包心期施用；

步骤三：依据白菜种植区域的白菜作物往年的平均产量确定可获得产量 (Ya)；

所述可获得产量(Ya)为当地以往3-5年白菜平均产量基础上增加15％，优选为以往3年的白菜平均产量。

步骤四：依据步骤三得到的可获得产量(Ya)确定相应种植区域白菜作物施氮产量反应(YRN)；

所述白菜作物施氮产量反应YRN由公式1计算：

YRN(t/hm²)＝Ya×k 式1

其中，k为施氮产量反应系数；

所述相应种植区域的白菜作物施氮产量反应系数(k)依据相应种植区域的土壤基础养分供应等级对应的白菜作物的氮相对产量(RYN)由公式2计算：

k＝1－RYN 式2

其中，RYN为氮相对产量，即不施氮处理作物黄瓜产量与可获得产量的比值；白菜的氮相对产量(RYN)由前述“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法”中的(4)表1-3给出；

所述相应种植区域的土壤基础养分供应等级对应的白菜作物的施氮产量反应系数(k)的计算结果汇总于表2-2。

表2-2

步骤五：依据步骤四获得的相应种植区域的白菜作物施氮产量反应(YRN) 确定相应种植区域白菜作物的氮农学效率(AEN)；

所述施氮产量反应和氮农学效率二者间存在着显著的二次曲线关系；附图3所示为白菜施氮产量反应与氮农学效率关系；拟合白菜作物氮农学效率与施氮产量反应之间的二项式关系曲线，获得白菜作物氮农学效率与白菜作物施氮产量反应之间的一元二次方程关系，即白菜作物氮农学效率(AEN)由公式3计算：

AEN(kg/kg)＝a×(YRN)²+b×(YRN)+c 式3

其中，a为二次项系数，b为一次项系数，c为常数项；

所述氮农学效率与施氮产量反应之间的二项式公式中的二项式系数a、b、c 的数值通过白菜以往试验数据的拟合二项式曲线获得；

所述白菜二项式系数(a、b、c)：a＝–0.0138，b＝4.4621，c＝9.8972。

步骤六：依据步骤四相应种植区域的白菜作物施氮产量反应(YRN)和步骤五相应种植区域的白菜作物氮农学效率(AEN)确定相应种植区域的白菜作物全生育期内的施氮总量N_总；

所述相应种植区域的白菜作物施氮总量由公式4计算：

N_总(kg/hm²)＝YRN(t/hm²)×1000/AEN(kg/kg) 式4

其中，N_总为施氮总量，YRN为施氮产量反应，AEN为氮农学效率；

步骤七：依据前述“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法” (7.2)和步骤六获得的相应种植区域的白菜作物全生育期内的施氮总量N_总，确定步骤二相应种植区域的白菜专用肥提供N占施氮总量N_总的百分比m(％)；

所述白菜作物生育期内的施氮总量＝白菜基施专用肥N+白菜莲座专用肥N +白菜包心专用肥N；

所述白菜基施专用肥N、白菜莲座专用肥N和白菜包心专用肥N占施氮总量的百分比m(％)依据白菜全生育期划分为播种期、莲座期和包心期进行分配；

所述白菜专用肥N分2或3次施用，具体分配比例为：

分2次施用时，白菜专用肥由基施专用肥和包心专用肥组成，白菜专用肥由基施专用肥和包心专用肥N提供，按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，白菜基施专用肥N和包心专用肥N占全N的百分比m(％)，分别按 30％-70％、50％-50％和60％-40％进行分配；

分3次施用时，白菜专用肥由基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥组成，白菜专用肥N由基施专用肥N、莲座专用肥N和包心专用肥N提供，按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，白菜基施专用肥N、莲座专用肥N 和包心专用肥N占全N的百分比m(％)，分别按30％-30％-40％、40％-30-％30％和50％-30％-20％进行分配；

步骤八：依据前述“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法” (8.2)中的白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥N-P₂O₅-K₂O品级中的N养分浓度m(％)、步骤六相应种植区域的白菜作物全生育期内的施氮总量N_总(kg/hm²)和步骤七相应种植区域的白菜作物专用肥N占施氮总量的百分比w(％)，确定相应种植区域的白菜专用肥的推荐施用量；

所述白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥的推荐施用量由公式 5计算：

白菜专用肥推荐施用量(kg/hm²)＝N_总(kg/hm²)×m(％)/w(％) 式5

其中，m(％)为白菜专用肥N占施氮总量的百分比，w(％)为白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥N-P₂O₅-K₂O品级中的N养分浓度(％)；

进一步的，分2次施用时，在高、中、低肥力土壤，白菜专用肥的推荐施用量分别为：

在高肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×70％/w(％)；

在中肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×50％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×50％/w(％)；

在低肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×60％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×40％/w(％)；

进一步的，分3次施用时，在高、中、低肥力土壤，白菜专用肥的推荐施用量分别为：

在高肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜莲座专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×40％/w(％)；

在中肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×40％/w(％)；

白菜莲座专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

在低肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×50％/w(％)；

白菜莲座专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×20％/w(％)。

经由上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1)QUEFTS模型适用于不同白菜品种。当前高产白菜品种间产量和养分吸收存在很大差异，在相同处理条件下，QUEFTS模型可以用于检验不同品种的产量和养分内在效率，一些品种的产量和养分内在效率较低意味着需要更多的肥料投入才能达到目标产量，这些分析不仅有助于筛选高产、高效品种，同时也为白菜平衡施肥和肥料生产专用化提供了应用基础。

2)QUEFTS模型模拟的是最佳养分吸收曲线，通过QUEFTS模型的验证可以为决策者提供建议，定制区域化专用肥料基础养分配比，对养分管理措施进行改善，如施肥量、施肥时间和施肥比例等，以达到高产高效的目的。

3)采用QUEFTS模型估测白菜养分吸收量，其优点在于使用大量的田间试验数据估测最佳养分吸收，不会因为个别或少数试验点对估测结果产生偏差，因此具有普遍意义。最为重要的是该模型考虑了N、P和K三种大量营养元素两两间的交互作用。

4)“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥与施用方法”兼顾了作物轮作体系、秸秆还田、上季作物养分残效、有机肥施用、大气沉降、灌溉水等土壤本身以外的其他来源养分。对于白菜配肥，依据作物产量反应所需要的养分量及补充作物地上部移走量所需要的养分量求算。对于白菜推荐施肥，依据作物农学效率和产量反应的相关关系获得，并根据地块具体信息、划分土壤基础养分供应能力等级进行适当调整。

5)“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥与施用方法”符合4R原则，即选择合适的肥料种类、使用合适的用量在合适的时间施用在合适的位置，以满足作物的养分需求，并达到供需同步。

6)“一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥与施用方法”是在汇总过去十几年在全国范围内开展的肥料田间试验的基础上，建立了包含作物产量反应、农学效率及养分吸收与利用信息的数据库，依据土壤基础养分供应、作物产量反应与农学效率的内在关系，以及具有普遍指导意义的作物最佳养分吸收和利用特征参数，建立起来的白菜作物专用肥配肥与推荐施用方法，是一种轻简化的配肥和推荐施用方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为QUEFTS模型拟合的不同产量潜力下白菜地上部最佳养分需求量曲线，YA、YD和YU分别为地上部养分最大累积边界、最大稀释边界和最佳养分吸收曲线；

图2为白菜不施N、P和K相对产量频率分布图；

图3为白菜施氮产量反应与氮农学效率二次曲线关系图，其中：y为AEN， x为YRN，R²为相关系数。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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1

大白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥配肥及其施用方法

本实施例于2017年-2019年在山东省胶州市胶莱镇进行，秋季露地栽培(立秋后8-10天播种)，种植品种为大白菜。

试验站点田块过去5年大白菜平均产量介于全国25％-75％之间种植区域的产量水平，故其土壤肥力等级为中肥力土壤。

试验站点大白菜分3次施用专用肥，即基施专用肥1次、莲座专用肥1次、包心专用肥1次，分别在播种期、莲座期和包心期施用；由表1-8、表1-9和表 1-10，大白菜基施专用肥按N:P₂O₅:K₂O＝1.00:0.57:0.70进行配肥，大白菜莲座专用肥按N:P₂O₅:K₂O＝1.00:0.00:0.70进行配肥，大白菜包心专用肥按N:P₂O₅:K₂O＝1.00:0.00:0.70进行配肥。所述大白菜基施专用肥N、莲座专用肥N和包心专用肥 N按大白菜专用肥全N的40％、30％、30％分配；

试验站点往年的产量情况：大白菜以往3年的平均产量水平为137.5t/hm²，可获得产量为在当地田块过去以往3年大白菜平均产量水平基础上增加15％，即大白菜的可获得产量Ya＝137.5t/hm²(1+15％)＝158.125t/hm²。

试验站点大白菜作物施氮产量反应(YRN)由公式：YRN(t/hm²)＝Ya(t/hm²) ×k计算，其中施氮产量反应系数(k)由公式：k＝1－RYN计算；中肥力土壤基础养分供应等级对应的大白菜作物的氮相对产量RYN由表2-2给出，即k＝1－ RYN＝1－0.69＝0.31；大白菜作物施氮产量反应YRN(t/hm²)＝Ya(t/hm²) ×k＝158.125t/hm²×0.31＝49.02t/hm²。

试验站点大白菜作物氮农学效率(AEN)由公式：AEN(kg/kg)＝a×(YRN) ²+b×(YRN)+c计算。其中，白菜二项式系数(a、b、c)：a＝–0.0138、b＝4.4621、 c＝9.8972。即：大白菜AEN(kg/kg)＝a×(YRN)²+b×(YRN)+c＝-0.0138×49.02²+ 4.4621×49.02+9.8972＝195.47(kg/kg)；

1、大白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥配肥方法

大白菜专用肥的总养分含量(％)均按45％配制生产。按照GB15063-2001 复混肥料(复合肥料)标准中的N-P₂O₅-K₂O品级要求，依据大白菜基施专用肥 N:P₂O₅:K₂O＝1.00:0.57:0.70、大白菜莲座专用肥N:P₂O₅:K₂O＝1.00:0.00:0.70、大白菜包心专用肥N:P₂O₅:K₂O＝1.00:0.00:0.70，按配合式N-P₂O₅-K₂O(总氮-有效五氧化二磷-氧化钾)顺序，大白菜基施专用肥配合式为N-P₂O₅-K₂O＝19.8-11.3-13.9，大白菜专用莲座肥配合式为N-P₂O₅-K₂O＝26.5-0.0-18.5，大白菜专用包心肥配合式为N-K₂O＝26.5-0.0-18.5。每吨大白菜专用肥原料及用量汇总于表1。

表1

原料	基施专用肥	莲座专用肥	包心专用肥
				尿素(含N46％)	370.91	575.45	575.45
磷酸一铵(含P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>45％，N11％)	251.10	0.00	0.00
				硫酸钾：(含K<sub>2</sub>O50％)	277.53	370.59	370.59
填料	100.46	53.96	53.96
				合计	1000	1000	1000

1.1大白菜基施专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥(按每吨干基肥料计)

(1)大白菜基施专用掺混肥(BB肥)

称取颗粒尿素370.91kg、磷酸一铵251.10kg、硫酸钾277.53kg、填料100.46kg，在非对称双螺旋混料机中充分混合均匀，用皮带输送机送入计量包装，即为白菜基施专用掺混肥料(BB肥料)。

(2)白菜基施专用复合肥和/或复混肥

称取尿素370.91kg、磷酸一铵251.10kg、硫酸钾277.53kg、填料100.46kg，在非对称双螺旋混料机中充分混合均匀，用皮带输送机送入造粒机中(圆盘造粒机或转鼓式造粒机均可)造粒，再经干燥、冷却、筛分和计量包装，即为白菜基施专用复合肥和/或复混肥。

1.2大白菜莲座专用掺混肥(BB肥)和/或专用复合肥和/或复混肥(按每吨干基肥料计)

(1)大白菜莲座专用掺混肥(BB肥)

称取颗粒尿素575.45kg、硫酸钾370.59kg、填料53.96kg，在非对称双螺旋混料机中充分混合均匀，用皮带输送机送入计量包装，即为白菜莲座专用掺混肥料(BB肥料)。

(2)大白菜莲座专用复合肥和/或复混肥

称取尿素575.45kg、硫酸钾370.59kg、填料53.96kg，在非对称双螺旋混料机中充分混合均匀，用皮带输送机送入造粒机中(圆盘造粒机或转鼓式造粒机均可)造粒，再经干燥、冷却、筛分和计量包装，即为白菜莲座专用复合肥和/或复混肥。

1.3大白菜包心专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥(按每吨干基肥料计)

(1)大白菜包心专用掺混肥(BB肥)

称取颗粒尿素575.45kg、硫酸钾370.59kg、填料53.96kg，在非对称双螺旋混料机中充分混合均匀，用皮带输送机送入计量包装，即为白菜包心专用掺混肥料(BB肥料)。

(2)大白菜包心专用复合肥和/或复混肥

称取尿素575.45kg、硫酸钾370.59kg、填料53.96kg，在非对称双螺旋混料机中充分混合均匀，用皮带输送机送入造粒机中(圆盘造粒机或转鼓式造粒机均可)造粒，再经干燥、冷却、筛分和计量包装，即为白菜包心专用复合肥和/或复混肥。

2、大白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥推荐施用量

大白菜专用肥推荐施用量以大白菜全生育期的施氮总量为标准进行折算，具体步骤如下：

2.1大白菜全生育期的施氮总量

大白菜全生育期的施氮总量依据相应种植区域的白菜作物施氮产量反应 (YRN)和相应种植区域的白菜作物氮农学效率(AEN)确定。由公式N_总(kg/hm²) ＝YRN(t/hm²)×1000/AEN(kg/kg)计算。大白菜施氮产量反应YRN＝49.02t/hm²、氮农学效率AEN＝195.47(kg/kg)。即：

大白菜N_总(kg/hm²)＝49.02(t/hm²)×1000/195.47(kg/kg)＝250.78kgN/hm²

2.2大白菜专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥推荐施用量

大白菜基施专用肥N、莲座专用肥N和包心专用肥N分别按施N总量的40％、 30％、30％分配。即：大白菜基施专用肥N占施氮总量的百分比m(％)＝基肥 N×100％/施N总量＝40％；大白菜莲座专用肥N占施氮总量的百分比m(％)＝基肥N×100％/施N总量＝30％；大白菜包心专用肥N占施氮总量的百分比m(％)＝基肥N×100％/施N总量＝30％。。

大白菜基施专用肥品级(配合式)为N-P₂O₅-K₂O＝19.8-11.3-13.9，w(％) ＝19.8％；大白菜莲座专用肥品级(配合式)为N-P₂O₅-K₂O＝26.5-0.0-18.5，w(％) ＝26.5％；大白菜包心专用肥品级(配合式)为N-P₂O₅-K₂O＝26.5-0.0-18.5，w(％) ＝26.5％。即：

大白菜基施专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥推荐施用量(kg/hm²) ＝N_总(kg/hm²)×m(％)/w(％)＝250.78kgN/hm²×40％/19.8％＝506.63kgN/hm²

大白菜莲座专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥推荐施用量(kg/hm²) ＝N_总(kg/hm²)×m(％)/w(％)＝250.78kgN/hm²×30％/26.5％＝283.90kgN/hm²

大白菜包心专用掺混肥(BB肥)和/或复合肥和/或复混肥推荐施用量(kg/hm²) ＝N_总(kg/hm²)×m(％)/w(％)＝250.78kgN/hm²×30％/26.5％＝283.90kgN/hm²

3、实施例技术效果

本实施例田间试验设置两个对照处理，用于与本发明的方法进行对比，具体处理如下：CK(不施氮肥处理)和FP(高氮肥处理)。其中，大白菜FP处理氮肥用量为320kgN/hm²，磷(P₂O₅)、钾(K₂O)肥施用量与大白菜专用肥相同。

各处理大白菜秋季露地栽培的总产量及氮肥利用率结果汇总与表2。

表2

从表2可见，与不施氮肥处理相比，应用本发明的白菜专用肥白菜总产量增加14.32％。与高氮肥处理相比，在减少21.63％的氮肥用量条件下，应用本发明的方法可以使白菜总产量与高氮肥处理产量基本持平，无显著差异。

本发明的白菜专用肥与高氮肥处理相比，白菜地上部总氮积累量差异不显著，但应用本发明的白菜专用肥使得白菜氮肥农学利用率和表观利用率显著高于高氮肥处理。与高氮肥处理相比，应用本发明的白菜专用肥使得白菜氮肥农学利用率和表观利用率分别提高6.25***kg/kg和1.23个百分点。

上述结果表明，本发明的白菜专用肥在显著降低氮素用量的前提条件下，能够保持白菜高产，且明显提高白菜氮肥农学利用率和表观利用率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)应用QUEFTS模型拟合白菜不同潜在产量和目标产量下地上部分的N、P和K最佳养分需求量曲线，并通过地上部最佳养分吸收曲线的直线部分对应的地上部N、P、K养分吸收和白菜产量，获得白菜养分内在效率IE和吨白菜养分吸收RIE参数；

(2)依据步骤(1)的潜在产量下的地上部最佳养分需求量曲线直线部分对应的最大目标产量取值，设定为白菜的可获得产量Ya；

(3)依据所述步骤(2)可获得产量Ya和步骤(1)直线部分对应吨白菜养分吸收RIE参数获取白菜可获得产量Ya下地上部养分吸收量，即：地上部养分吸收量(kg/hm²)＝Ya(t/hm²)×RIE(kg/1t)；

(4)依据白菜N、P和K养分相对产量的25th、中值和75th所对应的RYN、RYP和RYK确定土壤基础养分N、P和K供应能力等级，并且结合步骤(1)吨白菜养分吸收RIE、步骤(2)可获得产量Ya获得对应等级土壤基础养分N、P和K供应量的INS、IPS和IKS，即：IS＝Ya×RY×RIE；

(5)依据步骤(3)和步骤(4)获得的数据，采用养分平衡法确定白菜全生育期内肥料应提供的N、P和K养分供应量；

(6)依据步骤(5)得到的白菜全生育期内肥料应提供的N、P和K养分供应量换算白菜全生育期内肥料应提供的N、P和K养分间的N:P:K和N/N:P/N:K/N的配比；

(7)依据步骤(6)得到的白菜全生育期内肥料提供的N:P:K和N/N:P/N:K/N的养分比例，按肥料当季利用率和施肥措施调整白菜全生育期内各阶段所需肥料提供的N:P:K和N/N:P/N:K/N的养分配比；

(8)依据步骤(7)得到的白菜全生育期内各阶段所需肥料提供的N/N:P/N:K/N的养分配比，配制生产白菜专用掺混肥和/或复合肥和/或复混肥。

2.根据权利要求1所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法，其特征在于，步骤(4)中所述所述土壤基础养分N、P和K供应能力等级按低、中、高等级划分。

3.根据权利要求1所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法，其特征在于，步骤(5)中所述白菜全生育期内肥料应提供的N、P和K养分供应量等于白菜地上部N、P和K养分吸收总量减去土壤基础N、P和K养分供应量，

即：肥料供N＝N_地上部─INS，肥料供P＝P_地上部─IPS，肥料供K＝K_地上部─IKS。

4.根据权利要求2所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法，其特征在于，步骤(7)调整步骤(6)得到的白菜全生育期内肥料提供的N:P:K和N/N:P/N:K/N的养分比例，步骤(7)的具体调整步骤如下：

(7.1)按当季利用率进行调整

肥料基础N、P和K养分供应量分别按当季利用率：N30％-35％，P10％-25％，K30％-45％进行调整；

(7.2)按施肥措施进行调整

所述白菜生长全生育期内划分为播种期、莲座期和包心期，对应所述白菜专用肥分别由基施专用肥、莲座专用肥、包心专用肥组成；

对应专用肥提供的基础N、P和K养分总量在白菜全生育期内的分配原则如下：

所述白菜专用肥P全部由基施专用肥提供，占全P的100％；

所述白菜专用肥N、K同步，且分2或3次施肥，具体分配比例为：

分2次施用时，分别作为基施专用肥和包心专用肥提供，N和K占全N和K的质量百分比按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，均为30％-70％、50％-50％和60％-40％；

分3次施用时，分别作为基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥提供，N和K占全N和K的质量百分比按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，均为30％-30％-40％、40％-30-％30％和50％-30％-20％进行分配。

5.根据权利要求4所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法，其特征在于，步骤(7.1)中肥料基础N、P和K养分供应量分别按当季利用率35％、25％和45％进行调整，即调整后的N:P:K＝N/35％:P/25％:K/45％，N/N:P/N:K/N＝35％N/35％N:35％P/25％N:35％K/45％N＝1:35％P/25％N:35％K/45％N。

6.根据权利要求1所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥配肥方法，其特征在于，步骤(8)的具体步骤为：

(8.1)依据步骤(7)中所获得的按施肥措施调后的N/N:P/N:K/N养分配比折算白菜专用肥N:P₂O₅:K₂O养分配比；

(8.2)依据(8.1)中的白菜专用肥N:P₂O₅:K₂O养分配比，按照GB15063-2001标准分别确定白菜专用掺混肥和/或复合肥和/或复混肥总养分含量(％)和对应N-P₂O₅-K₂O品级后，进行配肥。

7.一种权利要求1-6任一项所述的基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥的施用方法，其特征在于，是一种基于产量反应和农学效率的推荐施用方法，具体包括以下步骤：

步骤一：依据种植区域内历年白菜作物平均产量确定种植区域的土壤基础N、P和K养分供应的低、中、高等级，即低肥力土壤、中肥力土壤和高肥力土壤；

步骤二：依据步骤一获得的土壤基础N、P和K养分供应等级确定相应白菜专用肥料N:P₂O₅:K₂O养分配比和施肥方式；

步骤三：依据白菜种植区域的白菜作物往年的平均产量水平确定可获得产量Ya；

步骤四：依据步骤三得到的可获得产量Ya确定相应种植区域的白菜作物施氮产量反应YRN，所述白菜作物施氮产量反应YRN由公式1计算：

YRN(t/hm²)＝Ya×k 式1，

其中，k为施氮产量反应系数，由公式2计算：

k＝1－RYN 式2；

步骤五：依据步骤四获得的相应种植区域的白菜作物施氮产量反应YRN确定白菜作物的氮农学效率AEN，即：

AEN(kg/kg)＝a×(YRN)²+b×(YRN)+c 式3，

其中，a为二次项系数，b为一次项系数，c为常数项；

步骤六：依据步骤四中获得的施氮产量反应YRN和步骤五中获得的氮农学效率AEN确定种植区域的白菜作物生育期内的施氮总量N_总，由公式4计算：

N_总(kg/hm²)＝YRN(t/hm²)×1000/AEN(kg/kg) 式4；

步骤七：依据步骤六获得的施氮总量N_总以及权利要求4中步骤(7.2)确定步骤二相应种植区域的白菜作物专用肥提供N占施氮总量N_总的百分比m(％)，其中：

分2次施用时，白菜专用肥由基施专用肥和包心专用肥组成，白菜专用肥N由基施专用肥N和包心专用肥N提供，按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，白菜基施专用肥N和包心专用肥N占全N的百分比m(％)，分别为30％和70％、50％和50％、60％和40％；

分3次施用时，白菜专用肥由基施专用肥、莲座专用肥和包心专用肥组成，白菜专用肥N由基施专用肥N、莲座专用肥N和包心专用肥N提供，按照土壤基础养分供应能力的高、中、低级分别对应，白菜基施专用肥N、莲座专用肥N和包心专用肥N占全N的百分比m(％)，分别为30％和30％和40％、40％和30％和30％、50％和30％和20％；

步骤八：依据权利要求6中步骤(8.2)中的白菜专用掺混肥和/或复合肥和/或复混肥N-P₂O₅-K₂O品级中的N养分浓度w(％)和步骤六相应种植区域的白菜作物全生育期内的施氮总量N_总(kg/hm²)以及步骤七的白菜作物专用肥提供N占施氮总量N_总的百分比m(％)，确定相应种植区域的白菜专用肥的推荐施用量，由公式5计算：

白菜专用肥推荐施用量(kg/hm²)＝N_总(kg/hm²)×m(％)/w(％) 式5，其中：

分2次施用时，在高、中、低肥力土壤，白菜专用肥的推荐施用量分别为：

在高肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×70％/w(％)；

在中肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×50％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×50％/w(％)；

在低肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×60％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×40％/w(％)；

分3次施用时，在高、中、低肥力土壤，白菜专用肥的推荐施用量分别为：

在高肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜莲座专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×40％/w(％)；

在中肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×40％/w(％)；

白菜莲座专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

在低肥力土壤：

白菜基施专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×50％/w(％)；

白菜莲座专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×30％/w(％)；

白菜包心专用肥的推荐施用量＝N_总(kg/hm²)×20％/w(％)。

8.根据权利要求7所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥施用方法，其特征在于，步骤一种所述的低肥力土壤为该田块过去5年作物平均产量小于全国25％的田块，所述高肥力土壤为该田块过去5年作物平均产量大于全国75％的田块，所述中肥力土壤为该田块过去5年作物平均产量介于25％-75％之间的田块。

9.根据权利要求7所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥施用方法，其特征在于，步骤三中可获得产量Ya采用如下估算方法：

可获得产量Ya等于当地以往3-5年白菜平均产量基础上增加15％，优选为以往3年的白菜平均产量。

10.根据权利要求7所述的一种基于QUEFTS模型的区域化白菜专用肥施用方法，其特征在于，步骤五中所述的二项式系数a、b、c的数值通过白菜以往试验数据的拟合二项式曲线获得。