金坛区稻田耕地适宜性评价与施肥推荐

沈家禾，李 勇，朱荣松，邱淑芬，白洁瑞，储亚云

(江苏省常州市金坛区土壤肥料技术指导站，江苏 常州 213200)



金坛区稻田耕地适宜性评价与施肥推荐

沈家禾，李 勇，朱荣松，邱淑芬，白洁瑞，储亚云

(江苏省常州市金坛区土壤肥料技术指导站，江苏 常州 213200)

在构建水稻适宜评价模型，完成耕地适宜性评价的基础上，探讨了水稻数字化施肥技术。选取16个评价指标，构建5个准则层，采用层次分析模型和隶属度模型，通过加法模型计算出耕地地力综合指数, 将水稻适宜性分3个等级。高度适宜面积占总耕地面积的6.93%，适宜面积占86.58%，不适宜面积占6.49%。根据适宜性评价结果，结合水稻施肥参数，制定出2个水稻肥料配方(N∶P2O5∶K2O=18∶7∶10和15∶5∶15)。实证结果表明该方法较常规施肥有效地提高了水稻产量，减少了不合理肥料施用。

耕地适宜性评价；层次分析模型；隶属度模型；施肥推荐

施肥是提高作物产量和改良作物品质的重要手段。近年来，社会经济压力对农业增产的需求，使得作物施肥量不断加大。据统计，我国已成为世界上最大的化肥生产国和消费国，每年化肥施用量占全球用量的1/3左右，每公顷化肥用量是全球平均施肥量的2～3倍，然而化肥利用率仅为30%～40%，远低于发达国家的60%～70%[1-2]。过量施用化肥，在使得粮食作物施肥增产效应逐渐下降的同时[3]，引起肥料资源浪费、生产效益下降、生态环境污染等一系列问题[4]。农业部化肥零增长目标的提出，亟需改变传统粮食生产中盲目过量施肥行为。依据土壤地力状况、作物需肥规律的数字化精确施肥成为解决上述问题的关键。金坛区主要粮食生产方式为稻麦周年轮作，李勇、邱淑芬等[5-6]已将该地小麦数字化精确施肥做了详细阐述，笔者现以水稻为例，研究该地耕地适宜性评价与施肥推荐，以期为实现当地水稻合理施肥做出贡献。

1　研究区域及方法

1.1研究区域概况

金坛区地处江苏省南部，属北亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛。东部为高亢平原，中部为低洼圩区，西部为低山丘陵。第二次土壤普查将常州市土壤分为6个土类，11个亚类，21个土属，以水稻土为主。水稻种植面积约1.9万hm2，为主要夏播作物，2012～2014年3年平均单产达9606kg/hm2。

1.2数据资料

金坛区土壤图(1∶50000)、土地利用现状图(1∶50000)及行政区划图(1∶50000)等来源于金坛区相关部门第二次普查资料。

土壤养分、野外调查资料、施肥数据等来源于第二次土壤普查、田间采样及实验室测试。

水稻耕地适宜性评价与配方施肥推荐借助于全国农业技术推广服务中心的“县域测土配方专家系统”和“县域耕地资源管理信息系统”软件完成。具体过程参考李勇等[5]的方法。

2　水稻耕地适宜性评价

2.1水稻耕地层次分析模型的建立

采用特尔菲法[7]邀请省市相关专家，结合当地实情，选取障碍层类型、障碍层位置、排涝模数、灌溉模数、pH、速效钾、有效磷、质地、有机质、耕层厚度、有效土层厚、旱地下水位(旱季地下水位)、剖面构型、成土母质、地貌类型、坡度(田面坡度)共16个指标，分为障碍因素、排灌条件、理化性状、剖面性状和立地条件5个大类(图1)，同时计算出每个指标在水稻适宜性评价中的组合权重(表1)。结果显示，水稻耕地适宜性评价中的主导因素为立地条件(0.4030)和剖面性状(0.2972)，而非传统认知中的理化性状(0.1618)，这与李文西等研究的仪征市水稻适宜性评价结果[8]相似。这是因为耕地适宜性反映的是耕地在土壤本身特性、自然背景条件和基础设施水平等综合要素下构成的潜在生产能力，而根据实践经验，以上这些土壤养分平衡可通过施肥实现[9-10]。

图1　水稻耕地适宜性评价要素的层次结构

层次障碍因素(0.1028)排灌条件(0.0352)理化性状(0.1618)剖面性状(0.2972)立地条件(0.4030)组合权重障碍层类型0.18870.0194障碍层位置0.81330.0834排涝模数0.16890.0059灌溉模数0.83110.0293pH0.04390.0071速效钾0.15440.0250有效磷0.05580.0090质地0.29620.0479有机质0.44970.0728耕层厚度0.06050.0180有效土层厚0.12080.0359旱地下水位0.26240.0780剖面构型0.55620.1653成土母质0.08190.0330地貌类型0.26570.1071坡度0.65230.2629

注:括号中数字为权重值；组合权重=∑CiAi。

2.2水稻耕地隶属度模型的建立

采用模型评价方法建立隶属函数模型。将16个指标与水稻耕地适宜性的关系分为峰型、戒上型、戒下型、直线型和概念型 5 种函数类型(表2)。除概念性类型是通过专家讨论直接赋值外，其他4种函数通过田间试验等进行拟合。

2.3地力综合指数计算与分级

采用加法模型计算每个评价单元(共9398个)耕地地力综合指数(图2)。

(1)

公式(1)中：P为评价单元的评价值，Ji为第i个评价指标的隶属度，Gi为评价指标i的权重值，n=16。

综合考虑金坛区水稻种植面积及特点，结合图2曲线特征，将水稻耕地适宜性分成高度适宜、适宜和不适宜3个等级(图3)。结果显示：水稻高度适宜面积占总耕地面积的6.93%，适宜面积占86.58%，不适宜面积占6.49%。从区域分布来看，金坛区不适宜水稻生长地区集中在西部丘陵地区，其他均适宜或高度适宜水稻种植。

表2　水稻耕地适宜性隶属函数模型

注:a、b为相应函数方程的系数，c、u1和u2分别表示各指标最佳值、最小值和最大值。其中，如uu2，则函数值y=1。

3　水稻配方肥及其运筹推荐

3.1水稻品种特征

武运粳23号是金坛地区主推水稻品种(以下水稻均指武运粳23号)，生产潜力(在大田生产条件下，作物可能达到的最高产量)可达11250kg/hm2。施氮肥区和无氮区每100kg籽粒氮素吸收量分别为2.1kg和1.8kg。表3为金坛地区主要土壤类型无氮区水稻相对产量，平均为61.2%，变幅在53.5%～69.5%，可见不同土壤对水稻产量贡献不一。

3.2肥料运筹方案

田间试验及调查表明，金坛区水稻分4次施肥，分别为基肥、分蘖肥、促花肥及保花肥。氮肥分4次施用，比例为25∶30∶30∶15；磷、钾肥分基肥和促花肥两次施用，比例分别为7∶3和5∶5。其中氮肥利用率设定为35%。

表3　主要土种无氮区水稻相对产量

3.3水稻肥料模型

氮肥施用量采用地力差减法计算，计算公式为：氮肥需要量=(目标产量×施肥区百千克吸氮量-无氮基础地力产量×无氮区百千克吸氮量)/氮肥当季利用率。无氮基础地力产量=目标产量×无氮区水稻相对产量。目标产量采用土壤生产潜力指数法计算，公式为：

(2)

公式(2)中：Yt：目标产量；Yp：该品种生产潜力(取11250kg/hm2)；Ua：最适宜临界值(取0.96)； Ub：不适宜临界值(取0.49)；P：适宜度指数；Ymax：最适宜目标产量百分比(取0.95)；Ymin：不适宜目标产量百分比(取0.60)。

磷钾肥施用量采用丰缺指标法计算(表4)。

表4　金坛地区水稻土壤磷钾丰缺指标与施肥标准

图2　评价单元综合指数

图3　水稻适宜性评价结果

3.4配方肥及其运筹推荐

在水稻适宜性评价结果的基础上，利用“县域测土配方施肥专家系统”中“施肥”功能模块，推荐适宜金坛区水稻生产的配方肥及肥料运筹方案。结果显示：金坛区水稻适宜肥料配方(N∶P2O5∶K2O)为18∶7∶10和15∶5∶15，图4中每个评价单元格均有田间尺度的施肥方案。然而，金坛区水稻种植面临农户多、面积散、人均少等问题，这种“一对一”的施肥方式较难推广，因此需从宏观角度出发，根据系统推荐肥料配方，结合金坛区水稻栽培方式、水稻需肥特性、产量情况等因素，经专家论证，制订了不同目标产量的区域尺度施肥方案(表5)。

表5金坛区水稻测土配方施肥建议

kg/hm2

3.5配方肥肥效验证

为验证配方肥肥效，2015年在金坛区直溪镇直溪村、朱林镇沙湖村、指前镇旭红村、薛埠镇西阳村和金城镇后阳村共5个地方进行大田试验，具体施肥方案及产量见表6。从5个点平均产量来看，配方施肥较常规施肥增产287kg/hm2；从施肥量来看，配方施肥氮磷钾(纯量)共375.6kg/hm2，较常规施肥减少氮磷钾(纯量)共168.15kg/hm2。可见，配方施肥较常规施肥节肥增收，这和朱荣松等[11]的试验结果相似，说明配方肥18∶ 7∶10和15∶5∶15及其施肥运筹适宜于金坛区水稻种植。

表6　不同施肥方案及水稻产量kg/hm2

注:常规施肥为当地农户习惯施肥方案，复合肥(15∶15∶15)为当地市场常见复合肥；根据水稻生长情况，试验验证时促花肥和保花肥一并施用。

图4　水稻施肥分区结果

4　小结

金坛区水稻耕地适宜性评价显示，水稻高度适宜面积占总耕地面积的6.93%，适宜面积占86.58%，不适宜面积占6.49%。金坛区大部分地区适宜或高度适宜种植水稻，不适宜地区集中于西部丘陵地区，东部和中部较少且分散。适于金坛区水稻种植的配方肥为18∶7∶10和15∶5∶15，并根据目标产量定制施肥方案。实证结果及朱荣松、马会宁等[11-12]研究显示，配方施肥相比于当地常规施肥具有减肥增产优势。

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(责任编辑：许晶晶)

EvaluationofCultivatedLandSuitabilityandFertilizationRecommendationforPaddyFieldsinJintanDistrict

SHENJia-he,LIYong,ZHURong-song,QIUShu-fen,BAIJie-rui,CHUYa-yun

(SoilandFertilizerStationofJintanDistrict,ChangzhouCity,JiangsuProvince,Jintan213200,China)

Thispaperconstructedamodelforthesuitabilityevaluationofcultivatedlandinpaddyfields,andexploredricedigitalfertilizationtechnique.Sixteenindexeswereselectedtoconstruct5hierarchicallayersinthisevaluationsystem.Theintegratedfertilityindexofcultivatedlandwascalculatedbyusinganalytichierarchymodel,membershipmodelandadditionmodel,andpaddyfieldsweredividedintothreegradesaccordingtotheirintegratedfertilityindexes.Thehighlyappropriatearea,appropriatearea,andunsuitableareaofpaddyfieldsaccountedfor6.93%, 86.58%,and6.49%ofthetotal,respectively.Onthebasisoftheresultsofpaddyfieldsuitabilityevaluation,combinedwiththefertilizationparametersofrice,theauthormade2fertilizerformulasforrice,namelyN∶P2O5∶K2O=18∶7∶10,orN∶P2O5∶K2O=15∶5∶15.Theresultsofdemonstrationindicatedthat:incomparisonwiththeconventionalfertilization,thismethodcouldeffectivelyimprovericeyieldandreducetheunreasonableapplicationoffertilizer.

Cultivatedlandsuitabilityevaluation;Hierarchicalanalysismodel;Membershipmodel;Fertilizationrecommendation

2016-01-06

测土配方施肥项目。

沈家禾(1987─)，男，江苏金坛人，农艺师，硕士研究生，主要从事耕地质量保护及土壤肥料研究。

F323.21

A

1001-8581(2016)08-0027-05