早稻土壤有效养分校正系数与土壤有效养分含量的数学模型研究

陈小虎，蔡冬华，吴远帆，谭 坚，曹国华，李 华

（1耒阳市农业局，湖南耒阳421800；2湖南省土壤肥料工作站，长沙410005）

目标产量法确定推荐施肥量的计算方法，是采用美国土壤学家斯坦福（Stanford）提出的施肥量估算公式：养分施用量＝（作物所需养分吸收量－土壤养分供应量）÷肥料当季养分利用率；其中：作物所需养分吸收量＝目标产量×作物养分吸收系数；土壤养分供应量＝土壤有效养分含量×耕层土重量×土壤养分校正系数。

由于土壤的缓冲性能，其有效养分是一个动态的变化值，因此，土壤养分含量只能代表有效养分的相对量，不能直接用来计算土壤的有效供应量，还需要通过田间试验来获得土壤有效养分校正系数加以换算；而土壤养分校正系数变化范围较大、稳定性差，它随土壤养分含量的不同而变化，在实际应用该公式进行施肥量估算时，很难准确把握土壤养分校正系数的数值，造成估算的施肥量不够准确，因此，在估算施肥量时，首先要确定土壤养分校正系数的取值，通过分析土壤有效养分含量与校正系数之间的相关性，建立相关的数学模型，就可以根据土壤速效养分的含量来估算其校正系数的取值，为准确的计算施肥量提供科学依据。

1 方法与数据来源

1.1 试验方法

根据《湖南省测土配方施肥补贴资金项目田间试验示范方案》要求，湖南省自2006～2011年在全省各县市组织实施了大量的早稻“3414”肥效试验。为了建立湖南省早稻测土配方施肥指标体系，完善早稻施肥技术参数，由湖南省土壤肥料工作站提供了2006～2011年的608个早稻“3414”肥效试验结果数据（试验处理设置略），取试验中的相关处理产量结果计算土壤有效养分校正系数。

1.2 土样测试方法

在试验前分别取试验田20 cm耕作层混合样进行检测。统一采用的土壤养分测试方法是：碱解氮采用1 mol／LNaOH碱解扩散法，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用NAC浸提，火焰光度计法测定。

1.3 数据整理及分析方法

取“3414”试验中的2、4、8处理的缺素区实际产量值，按照：土壤有效养分校正系数＝缺素区作物地上部分吸收该元素量（kg／hm2）／该元素土壤测试值含量（mg／kg）×2.25，分别计算出每个试验的土壤有效养分校正系数；早稻每100 kg稻谷氮磷钾吸收量（养分系数）分别为：2.34、0.89、2.76 kg。采用DPS数据处理系统分析土壤有效养分含量与其校正系数的相关系数，并建立最佳回归模型。

2 结果与分析

2.1 土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与土壤有效养分校正系数的相关分析

由全省的608个早稻“3414”试验计算获得的碱解氮的有效养分校正系数值在 12.97% ～71.29%之间，平均值为31.93%，有效磷在20.30%～300.17%的范围，平均值为149.29%，速效钾在27.14% ～146.25%之间，平均值为 79.44%，可见其变化范围较大。分别以土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与对应的土壤有效养分校正系数进行相关分析得到相关系数分别为：RN＝－0.7132**、RP＝－0.7696**、RK＝－0.8253**，其与土壤养分含量均呈极显著的负相关，表明土壤有效养分校正系数随着土壤养分含量的增加而减小。

2.2 土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与土壤有效养分校正系数的回归分析

以土壤碱解氮、有效磷、速效钾为自变量XN、XP、XK，对应的土壤有效养分校正系数为依变量YN、YP、YK，进行回归数学模型分析如下。

（1）土壤碱解氮校正系数与土壤碱解氮含量的数学回归模型。经回归分析，在得到的各种模型中，以双曲线模型最佳，其拟合程度最高，土壤碱解氮含量与其校正系数的回归关系式为：YN＝7.156＋4011.813／XN。经方差分析，F＝791.9**，达到极显著水平，拟合度为R2＝0.5665。从图1可以看到，回归方程的曲线与各个试验点的拟合程度较好，而且曲线较为平缓，随着土壤碱解氮含量增加，土壤碱解氮的校正系数呈较为明显的下降趋势。

（2）土壤有效磷校正系数与土壤有效磷含量的数学回归模型。回归分析结果表明，土壤有效磷校正系数与土壤有效磷含量也呈现双曲线回归关系，回 归 方 程为：YP＝19.4008＋1986.9345／XP，拟合度为 R2＝0.8246。方差分析 F＝2848.8**，可见其相关程度极高。回归曲线位于散点正中，可见其拟合程度之高（图2）。随着土壤有效磷含量提高，土壤有效磷校正系数下降明显，其中20 mg／kg为一拐点，当土壤有效磷含量小于20 mg／kg时，下降较陡；大过20 mg／kg之后变化比较平缓。这说明在土壤有效磷含量较高的高产稻田土壤条件下，土壤有效磷校正系数可取一定值。

（3）土壤速效钾校正系数与土壤速效钾含量的数学回归模型。回归分析表明，土壤速效钾校正系数与土壤速效钾含量呈极显著的双曲线回归关系，其回归模型为：YK＝11.919＋6169.6989／XK，拟合度为 R2＝0.7629。方差分析 F＝1949.4**，达到极显著水平。从图3可见，回归曲线与散点拟合程度很高，随着土壤速效钾含量增加，土壤速效钾校正系数呈明显的下降趋势，80 mg／kg为一拐点，当土壤速效钾含量小于80 mg／kg时，下降较陡；大于80 mg／kg之后变化比较平缓。这也说明在土壤速效钾含量较高的高产稻田土壤条件下，土壤速效钾校正系数可取一定值。

以上分析结果表明，土壤有效养分校正系数分别与其对应的有效氮、磷、钾含量均以双曲线数学模型为最佳，其回归关系均达到极显著水平，拟合程度极高，可用以计算土壤速效养分含量所对应的有效养分校正系数，为制定准确的推荐施肥量提供依据。

图1 碱解氮的校正系数与土壤碱解氮含量关系图

图2 有效磷的校正系数与土壤中有效磷含量的关系图

图3 速效钾的校正系数与土壤中速效钾含量的关系图

3 小结与讨论

以上分析表明，土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与其有效养分校正系数呈极显著的负相关，这与前人所作的分析结果相一致，说明了土壤有效养分校正系数是个变异较大的技术参数，也是有一定的变化规律的，可以用数学模型来表示，在应用中可根据土壤速效养分含量的高低来确定其取值。

通过回归分析，建立的土壤有效养分含量与有效养分校正系数的回归模型均为双曲线，其回归关系均达到极显著水平，且拟合度极高，可以用于土壤有效养分校正系数的估算，为采用斯坦福估算公式精确估算不同土壤有效养分含量下的施肥量提供了科学依据。

分析采用了全省实施测土配方施肥项目所实施的608个“3414”试验结果，属于大样本、多年、多点试验数据的分析结论，具有一定的实用价值。

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