中国南方甘蔗土壤有效磷丰缺指标与适宜施磷量初步研究

2021-01-16钟培阁孙洪仁张吉萍吕玉才王应海

中国糖料 2021年1期

钟培阁，孙洪仁，张吉萍，吕玉才，王应海

（1.中国农业大学草业科学与技术学院，北京 100193；2.北京六凯农业科技有限公司北京 100095；3.凯风新农（北京）科技有限公司，北京 100095；4.东方智感（浙江）科技股份有限公司，杭州 311200）

0 引言

土壤养分丰缺指标法自20世纪40 年代起创立，在世界各地的测土施肥研究中应用广泛，我国也陆续建立起诸多区域主要作物的土壤养分丰缺指标推荐施肥系统。甘蔗是我国南方重要的栽培作物。目前，黄振瑞[1]建立了粤西蔗区施肥指标体系，唐栓虎等[2]对华南坡岗地有效磷丰缺指标进行了研究，王献华[3]建立了广西主要蔗区磷丰缺指标，而在其他地区对甘蔗土壤有效磷丰缺指标的研究仍处于缺失状态。孙洪仁等[4-12]采用零散试验数据整合法，成功创建了紫花苜蓿、燕麦及甜菜等多种作物土壤养分丰缺指标推荐施肥系统，并对甘蔗全氮丰缺指标与适宜施氮量进行了研究。本研究拟采用该方法建立我国南方甘蔗土壤有效磷丰缺指标推荐施磷系统，为我国南方甘蔗测土施磷提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 中国南方甘蔗土壤有效磷丰缺指标

利用网络数据库资源，收集中国南方开展的甘蔗施磷试验文献。选择含有施肥前试验地土壤有效磷含量、缺磷处理产量以及全肥处理产量3项指标的文献，并提取以上数据。利用式（1）计算甘蔗缺磷处理相对产量。

式（1）中R为“缺磷处理相对产量”，Y-P为“缺磷处理产量”，Y为“全肥处理产量”。

利用Excel 软件，使用自然对数模型建立甘蔗缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归方程。理论上，施肥前试验地土壤有效磷含量越高，缺磷处理相对产量越高；反之，施肥前土壤有效磷含量越低，缺磷处理相对产量越低。为了适当提高推荐施肥精准度，参考“测土施肥土壤养分丰缺分级改良方案”[13]，确定第1～11级缺磷处理相对产量下限依次为100%、90%、80%……20%、10%和0%。将各级别缺磷处理相对产量起始点数值0%、10%、20%……80%、90%和100%，作为因变量值（y）分别代入本研究建立的甘蔗缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归方程，反向计算得到的土壤有效磷含量（x）即为各丰缺级别的起点指标。超出缺磷处理相对产量和土壤有效磷含量试验范围的外推数据，低端和高端分别保留1个。

1.2 中国南方甘蔗推荐施磷量

采用“养分平衡—地力差减法”确定适宜施肥量的新应用公式[14]和“土壤养分丰缺指标法之不同丰缺级别土壤适宜施肥量检索表”[15]，确定中国南方甘蔗各丰缺级别土壤适宜施磷量。

式（2）中F为“适宜施磷量”，A为“甘蔗目标产量磷素移出量”，R为“缺磷处理相对产量”，E为“磷肥当季利用率”。

甘蔗单位经济产量磷素（P2O5）移出量确定为0.7 kg/t[16]。根据生产现状，确定甘蔗目标产量10个，分别为45、60、75、90、105、120、135、150、165 和180 t/hm2。选取中国南方甘蔗各丰缺级别缺磷处理相对产量下限作为该级别之甘蔗缺磷处理相对产量，第1级为100%，第2级为90%，第3级为80%，……，第11级为0%。设置3个甘蔗磷肥当季利用率，分别为10%、20%和30%。

2 结果与分析

2.1 中国南方甘蔗施磷试验文献及与土壤有效磷丰缺指标研究相关信息

搜集到在中国南方开展的同时含有“土壤有效磷含量”、“缺磷处理产量”和“全肥处理产量”的甘蔗施磷试验文献38 篇（1980—1999 年8 篇，2000—2009 年12 篇，2010—2019 年18 篇）[17-54]，提取出配套数据58 组。进而获得“土壤有效磷含量”和根据公式（1）计算得到的“甘蔗缺磷处理相对产量”配套数据58对（表1）。

表1 中国南方甘蔗施磷试验文献中与土壤有效磷丰缺指标研究相关信息Table 1 Relevant information about the research of soil available P abundance-deficiency index in literatures of sugarcane fertilization experiment in the south of China

2.2 土壤有效磷含量与缺磷处理相对产量回归方程

舍弃9 对土壤有效磷含量大于50 mg/kg 的数据与4 对明显不合理数据，利用45 对配套数据建立“土壤有效磷含量”（x）与“缺磷处理相对产量”（y）回归方程，结果如图1和式（3）所示。

式（3）中土壤有效磷含量x的数据范围为0.4～44.8mg/kg，甘蔗缺磷处理相对产量y的数据范围为64.37%～105.36%。

2.3 中国南方甘蔗土壤有效磷丰缺指标

将缺磷处理相对产量分级参数100%、95%、90%、80%、70%等分别代入式（1），求得相应级别土壤有效磷含量起点数值，依次为111.54、50.69、23.03、4.76和0.98 mg/kg，舍弃超出限额的外推数据后，得到中国南方甘蔗土壤有效磷丰缺指标，如表2所示。

图1 中国南方甘蔗土壤有效磷含量与缺磷处理相对产量回归曲线Fig.1 The regression curve between soil available P and relative yield of no P fertilizer treatment for sugarcane in the south of China

表2 中国南方甘蔗土壤有效磷丰缺指标和适宜施磷量（P2O5，kg/hm2）Table 2 Abundance-deficiency index of soil appropriate Pand appropriate fertilizer application rates for sugarcane in the south of China

2.4 不同丰缺级别土壤适宜施磷量

中国南方甘蔗不同目标产量和不同磷肥利用率情形下不同丰缺级别土壤的适宜施磷量如表2所示。适宜施磷量与土壤有效磷丰缺级别及磷肥当季利用率呈线性负相关,与甘蔗目标产量呈线性正相关。当磷肥当季利用率20%、目标产量45～180 t/hm2时，土壤有效磷丰缺级别第1～5级的适宜施磷量范围依次为0～0、16～63、32～126、48～189和63～252 kg/hm2。

3 讨论

3.1 中国南方甘蔗缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归关系

全肥处理和缺磷处理试验结果会受到气候特征、土壤类型、栽培措施、甘蔗品种等多种因素的影响。在本研究采集到的数据中，对于不同年份、不同地域开展的零散试验，降水、土壤等自然条件和灌溉、施肥等栽培措施存在较大差异。以上原因导致回归曲线的决定系数R2值较低。因此，增补更多的甘蔗施磷试验数据结果很有必要，尚需业界人士在我国南方积极开展甘蔗施磷试验研究。

3.2 中国南方甘蔗土壤有效磷丰缺指标

王献华[3]的研究表明，广西甘蔗缺磷处理相对产量95%对应的土壤有效磷含量为16.5 mg/kg。本研究结果明显较其为高。唐栓虎等[2]和黄振瑞[3]的研究表明，华南坡岗地和粤西甘蔗缺磷处理相对产量90%对应的土壤有效磷含量分别为15.1和32.2 mg/kg。本研究结果为23 mg/kg，介于二者之间。