山东省耕地施肥状况分析及最佳施肥参数研究

摘要

进入21 世纪，人口、资源、环境的矛盾日益突出，中国农业生态环境面临多方面的严峻挑战，施肥对环境的影响受到越来越多的关注。山东省是中国北方典型的高投入高产出集约农业区，对该省施肥状况的研究分析，对全国农作物施肥管理具有参考借鉴意义。 本文以山东省为研究区，以统计年鉴资料、第二次全国土壤普查数据和山东省测土配方施肥项目数据为数据源，采用统计资料与农户调查相结合的方法，并通过ArcGIS进行插值分析、利用MATLAB建立施肥模型，摸清耕地施肥现状及特征，明确作物施肥参数，为全省施肥决策与管理提供科学依据。研究得出以下主要结果： （1）无论实物量还是折纯量，山东省化肥消费结构均以氮肥和复合肥为主，且复合肥所占比重越来越高，化肥消费结构正在向良性发展。自2007年后全省化肥消耗量逐步降低但粮食产量依然稳步增长，显示这一时期化肥利用率有了明显的提高。 （2）山东省耕地土壤全氮含量较高的地区主要分布在山东中部和中南部，位于中部山丘区的外缘，其它地区全氮含量分布适中。土壤有效磷的含量处于中等及偏下水平的占绝大部分，其中有效磷含量较高的地区与全氮含量较高的地区保持基本一致。土壤速效钾含量较高的地区主要分布在黄泛平原地区，鲁东地区以及山东省南部地区的速效钾含量偏低。速效钾含量呈现出由北到南、由西向东逐渐减少的趋势。 （3）山东省耕地施肥呈现平原区高，山丘区低，西部高，东部低的状况。鲁东和鲁南地区耕地施肥量相对较低，鲁中、鲁中南和鲁西北地区耕地施肥量相对较高。五种主要土壤类型施肥量由高到低顺序为潮土>砂浆黑土>棕壤>褐土>盐碱土。不同耕地利用类型氮肥施用量由高到低的顺序为灌溉水田>水浇地>旱地，磷肥施用量由高到低的顺序为水浇地>旱地>灌溉水田，钾肥施用量由高到低的顺序为旱地>灌溉水田>水浇地。 （4）小麦与玉米化肥消耗系数在2010-2015年呈现先增后减状态，化肥消耗系数分别比2010年减少了5.71%和7.14%。小麦氮、磷、钾肥的平均施用量高于全国平均水平，施用比例存在磷肥比重较大，钾肥比重不足的状况；玉米施肥则存在钾肥明显不足的情况。小麦基肥与追肥中多元素肥料占比增加，追肥比例明显提高；玉米施肥中多元素肥料占比增加。 （5）小麦施肥总量、氮肥和磷肥施用量呈自西向东递减的趋势，钾肥则与之相反；氮肥、磷肥投入以潮土区最高，盐碱土地区最低；钾肥投入以棕壤区最高，潮土区最低。玉米施肥总量、氮肥、磷肥的施用量呈自西向东递减的趋势，钾肥的施用量则与之相反。氮肥投入以褐土区最高，盐碱土区最低。磷肥投入以褐土区最高，潮土区最低。钾肥投入以棕壤区最高，潮土区最低。山东省小麦、玉米在不同产量水平下基本表现为高产区—高土壤养分含量—高化肥投入，低产区—低土壤养分含量—低化肥投入的不合理状态。 （6）山东省以产量为目标的冬小麦氮磷钾肥最佳施用量分别为182.02、82.58和83.22 kg·hm-2，比例为1:0.45:0.46。与此相比，目前氮肥、磷肥分别超26.50 kg·hm-2和37.77 kg·hm-2，钾肥亏3.84 kg·hm-2。以产量为目标的玉米氮磷钾肥最佳施用量分别为163.56、76.15和108.03 kg·hm-2，比例为1:0.47:0.66。与此相比，目前氮肥、磷肥分别超39.64 kg·hm-2和17.51 kg·hm-2，钾肥不足量为36.70 kg·hm-2。 （7）山东省施肥存在的主要问题是施肥结构不合理、施肥过量且利用率偏低、施肥区域不均衡。

目录

声明

符 号 说 明

1绪论

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与路线方法

2研究区概况

2.1区位特征

2.2气候特征

2.3地形地貌特征

2.4土壤特征

2.5水文特征

2.6耕地利用与社会经济条件

3数据获取与处理

3.1数据获取

3.2数据处理

4山东省化肥消耗现状分析

4.1化肥消费总量变化

4.2山东省粮食总产量与化肥消费量变化趋势

4.3氮肥、磷肥、钾肥和复合肥用量变化（实物量）

4.4氮肥、磷肥、钾肥和复合肥用量变化（折纯量）

4.5小结与讨论

5山东省耕地养分及施肥状况分析

5.1耕地土壤主要养分状况

5.2 耕地施肥总体特征

5.3 耕地施肥的区域特征（地理区、行政区）

5.4耕地施肥的土壤类型特征

5.5耕地施肥的土地利用特征

5.6 小结与讨论

6山东省主要作物施肥状况及评价

6.1小麦、玉米产量与化肥消耗变化

6.2 小麦、玉米肥料投入数量与比例

6.3小麦、玉米肥料投入种类

6.4 小麦基追次数

6.5 小麦、玉米施肥区域差异

6.6 小麦、玉米施肥土壤类型差异

6.7 小麦、玉米施肥与土壤养分

6.8 小结与讨论

7 施肥对作物产量的影响及最佳施肥参数的确定

7.1 产量-施肥模型建立

7.2 耕地施肥最佳参数的确定

7.3 小麦最佳施肥参数的确定

7.4 玉米最佳施肥参数的确定

7.5 小结与讨论

8合理施肥的问题及对策分析

8.1施肥问题分析

8.2对策分析

9 讨论与结论

9.1讨论

9.2 结论

10 研究特色与展望

10.1研究特色

10.2 展望与不足

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况