八五八农场水稻钾肥施肥分区的研究

张有利，刘龙聚

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，大庆 163319；2.黑龙江省庆丰农场）

分区推荐施肥法是适合我国国情的一种切实可行的方法。该法是解决不同地区、不同作物、不同产量的施肥量和配比问题，是普及推荐施肥技术、培肥地力、提高肥料利用率和增加产量的一条有效途径，是发展专用肥生产的重要依据[1-2]。结合我国农业部测土配方项目，通过试验数据分析，讨论八五八农场基于土壤丰缺指标体系下的精准养分分区，即通过在不同土壤肥力分区内进行“3414”试验来确定最优的施肥量，对碱解氮、有效磷、速效钾元素进行推荐施肥管理，即通过大间距的土壤样品采集获得区域内养分的空间分布规律，划分肥力分区，制定肥料配方，为以后通过栅格化采样和指导农场农户的科学施肥，探索从测土到定量施肥的途径和方式[3-4]。

1 研究地区概况

试验区位于黑龙江虎林市东南部的八五八农场，地理坐标为东经133°02′～133°30′，北纬45°30′～45°55′，全场总面积1 160.5×104hm2，农场现有耕地695.4×104hm2，属于寒温带大陆性季风性气候，四季气候变化明显且极易产生地方性小气候。农场年平均气温3.7 ℃，年平均大于10 ℃的积温为2 692.1 ℃，最高年份积温为3 019.0 ℃，最低年份积温为2 226.4 ℃；历年平均降水量549.4 mm，最大降水量765.8 mm，最小降水量为297.2 mm，年日照总时数为2 230.3 h，最多2 621.8 h，最少2 086.6 h，多年平均5月至9月日照时数为1 013.1 h，最多为1 246.9 h，最少为806.5 h；因受季风的影响，风速具有季节性变化的特点，春季季节性风较多且风速达4 m·s-1，全年以偏南风为主，次为偏西风或西南风，每年10月至次年3月主要盛行偏西风，4月至9月主要盛行偏南风。

2 试验设计与数据分析

2.1 试验设计

八五八农场试验设计采取的是“3414”试验设计。“3414”是指氮、磷、钾3 个因素、每个因素4 个水平、共计14 个处理。4 个水平的含义：0 水平指不施肥，2 水平指当地推荐施肥量，1 水平=2 水平×0.5，3水平=2 水平×1.5（该水平为过量施肥水平）。

试验水稻品种为垦鉴稻6 号，“3414”试验2 水平，N 为73.5 kg·hm-2，P2O5为36.0 kg·hm-2，K2O 为55.5 kg·hm-2。

2.2 数据分析

2006年秋季八五八农场在全场各地块采集了3 120 个样点，并用GPS 记录下采样位置。所有样点均测试了土壤碱解氮、有效磷、速效钾项目。根据土壤测试数据，采用空间插值方法进行分析，得到各养分的空间分布图。

为了便于农场进行有针对性的施肥，不仅需要知道各地块养分状况的好坏，还需要了解各地块具体缺少什么土壤养分，因此利用碱解氮、有效磷、速效钾3 项指标对各地块养分进行动态聚类分析。

表1 土壤肥力分值转换公式Table 1 Transformation formula of soil fertility value

聚类分析中通常都需要对数据进行标准化，使各指标具有相同的量纲级。常用的方法是根据各指标的概率分布，将他们都转换为标准正态分布的形态。经转换后，养分含量高的转换分值高，养分含量低的转换分值低。但每项指标的取值都在0～100 之间（表1）。

表2 八五八农场不同施肥区土壤主要属性Table 2 Soil attributes of different fertilization area in 858 farm

聚类后，类别1 所占比例最高，在农场各地均有分布，碱解氮和速效钾含量最高，仅有效磷稍低，是养分状况较好的耕地；类别2 在农场所占比例较小，以农场中部分布最多，其他各处也有零散分布，其有效磷和速效钾含量最低，碱解氮含量也较低，是养分状况最差的耕地；类别3 所占比例较高，在农场各处均有分布，其速效钾含量较低，碱解氮和有效磷含量较高；类别4 是比例最小的类别，在农场分布也较为分散，以中部最多，其有效磷含量最高，速效钾含量也较高，但碱解氮含量较低。

根据对八五八农场的碱解氮、有效磷、速效钾的分区研究，分别在农场的第五管理区第十四作业站、第十管理区第十作业站、农场科技园区、第十管理区第十九作业站，设计实施“3414”试验，品种选择试验小区均为30 m2，应用试验区的研究成果进行推荐施肥的示范推广。

3 结果与分析

柳金来等[5]研究发现，随施钾量的增加单位面积穗数也增加，钾肥用量显著的促进稻穗的形成，每穗粒数在施钾量76.5 kg·hm-2范围内，随着施钾量的增加每穗粒数依次增加，高于76.5 kg·hm-2处理则表现下降，千粒重与施钾量呈负增长关系。在东北地区，高氮集中施肥在生育前期时，施钾抗病性提高不显著；氮肥用量适当时，施钾可提高水稻抗病能力，增加水稻结实率、千粒重和产量[6-8]。

在农场高氮高钾区（类别1），钾肥的肥料效应函数为y=-0.194 8x2+18.227 1x+6 970.1（R2=0.590 9）对其求导得到最佳施K2O 量为46.78 kg·hm-2，这时的最高产量达到7 396.47 kg·hm-2。低氮低钾区（类别2），钾肥的肥料效应函数为y=-0.278 1x2+56.905x+7 071.4（R2=0.995 8），对其求导得到最佳施K2O 量为102.3 kg·hm-2，这时的最高产量达到9 982.384 kg·hm-2。高氮低钾区（类别3），钾肥的肥料效应函数为y=-0.275 1x2+33.841x+6 420.8（R2=0.853 3），对其求导得到最佳施K2O 量为61.51 kg·hm-2，这时的最高产量达到7 461.53 kg·hm-2。低氮高钾区（类别4），钾肥的肥料效应函数为y=-0.398 8x2+41.608x+7 637.6（R2=0.991 3），对其求导得到最佳施K2O 量为52.2 kg·hm-2，这时的最高产量达到8 722.8 kg·hm-2（如图1）。

图1 农场耕地不同地力“3414”试验钾肥效应函数Fig.1 Potash fertilizer function of 3414 experiment of different soil fertility in farm land

由试验测试结果可知：随着钾肥用量由低逐渐增高时，水稻产量随之增加相应的提高，但当钾肥用量达到一定水平时，即使再增加钾肥用量，水稻产量则出现减少的趋势，即在合理设计2 水平的“3414”的试验中，肥料效应函数出现明显的抛物线趋势。

4 结论

应用3S 技术与土壤室内化验方法，将八五八农场11 个管理区23 个作业站作为研究区域，运用地统计学方法和GPS、GIS 技术，采用土壤养分分区的研究方法，对土壤养分的空间变异特征和规律进行研究。在此基础上将农场的土壤对氮磷钾的需求进行了划分，共得到4 个类型区，然后对这4 个区域进行了“3414”田间试验，并求得各自的施肥指标体系，研究获得了以下结论。

（1）通过“3414”试验研究了最高产量下水稻的钾肥的用量，根据土壤有效养分含量提出各肥力区的推荐施肥量。基于肥料效应函数方法，确定K2O 推荐施用为：低氮低钾区，最佳施K2O 量为46.8 kg·hm-2。高氮低钾区，最佳施K2O 量为102.3 kg·hm-2，高氮高钾区，最佳施K2O 量为61.5 kg·hm-2，低氮高钾区，最佳施K2O 量为52.2 kg·hm-2。

（2）该研究在不同土壤养分状况的区域内，布置了“3414”试验，在此基础上获得了各土壤肥力状况下的施肥指标体系，由于受外界的影响，一年的数据难以具有代表性，因此要根据实际情况和后续的试验进行调整。测土推荐施肥技术的推广，根据施肥分区图， 进而提出相应的区域施肥推荐方案，指导农民合理施肥，转变了常规的施肥方法，做到因缺补缺的理念，提高了水稻产量。根据区域施肥方案，提高肥料利用率和减少肥料用量，提高农作物产量，保护农业生态环境，改善农产品品质，培肥地力，节省生产成本，实现区域配方施肥和肥料的集约利用，从而减轻了环境污染为生态环保和社会效益作出了贡献，实现农业可持续发展，在农业生产中具有重要的作用。

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