一种确定作物氮肥施用量的方法

摘要

本发明公开了一种确定作物氮肥施用量的方法，其特征在于，所述氮肥施用量按下式计算：在上式中：Nf-opt为作物推荐施氮量；Y为目标产量；NPE为氮肥生理利用率；NREopt为推荐施氮量条件下的表观累计回收率。本发明的确定作物氮肥施用量的方法计算简单快速准确，原理科学，参数可靠，是一种基于累计利用率和作物产量的氮肥推荐方法。

说明书

技术领域

本发明涉及农业种植技术领域，特别是涉及一种基于累计利用率 和作物产量确定作物氮肥施用量的方法。

背景技术

作物推荐施氮量一方面可以增加肥料利用率从而增加农民的收 入，另一方面可以降低氮肥从土壤-植物体系损失，减少环境污染。但 是准确而简单快速的确定作物的施氮量一直没有很好的解决。由于氮 的易变性，加上氮的吸收受作物，土壤，气候以及氮肥施用的数量， 方式，时间等因素的制约，氮的利用效率研究是一项非常复杂的工作。 因此，氮的当季利用率有很大的变异，比如小麦氮的当季利用率可以 在0.3%到89%间变动，而且单位施用氮所产生的经济效益却在下降。 据报道中国小麦氮的农学效率（每公斤氮产生的籽粒干物质量）已经 从1958-1963年的约10-15kg/kg N降低到1981-1983年的10kg/kg N； 玉米在相应的时间段从20-30下降到13.4kg/kg N。这主要是因为农业 上氮肥用量的增加。这样带来的后果是，过多的氮肥将从植物-土壤体 系中损失掉，污染地下水和地表水。

解决以上问题的关键是优化氮肥施用量。目前大部分氮肥的推荐 施用都是以当季利用率和目标产量法为理论基础。这一方法最早是 1960年提出，后来逐渐被推广。这个方法中，准确测定氮的当季利用 率是关键。就目前而言，氮当季利用率测定有两种方法，一种是差减 法，一是同位素示踪法。两种方法在使用的时候都存在假设前提。前 者假设添加到土壤中的氮肥不会改变作物对土壤本身氮的吸收；而后 者假设植物体对氮各种同位素在生理利用上没有差异。通常而言，在 土壤有效氮较高的情况下，使用差减法测定值要低于使用同位素示踪 法，而土壤有效氮较低，则相反。这主要是复杂的土壤氮供应特征决 定的。不幸运的是，到目前为止，没有一种测定土壤氮供应能力的方 法在不同的土壤条件和气候带下得到广泛的认同。

因此，发明一种较为容易估算氮的累计回收率的方法是一个较好 的选择。在一个较长的时间内，基于农业系统的土壤氮的矿化和固定 处于平衡的状态下，一个简单的土壤-植物体系氮平衡经常可以建立。 在这个方法中，只用来自肥料投入的氮作为输入项，而地上部分总的 吸收氮是唯一的输出项。再者，土壤中的氮肥累积也是需要考虑的。 由于氮肥的累积利用率的变异比较小，比利用当季利用率有着很大的 优势，所以建立一种简单快速准确的基于累计利用率和作物产量的氮 肥推荐方法是科学的和可行的。

关于氮肥施用量的推荐方法主要有三类：(1)土壤和植物测试类， 包括通过土壤和／或植株

测试以确定适宜施氮量的各种方法；(2)田间试验法，以田间氮肥 施用量试验为基础的推荐方法，即针对某一作物进行大量的田间氮肥 用量试验，以此计得各田块的氮肥适宜施

用量；（3）区域平均适宜施用量法，也是一种田间试验法，即针 对某一作物在一个区域进行大量的田间氮肥用量试验，并取其平均得 出该作物的区域平均适宜施氮量。测试类的各种方法一直是许多科技 人员的研究热点，其目的是力求使所确定的氮肥施用量符合当地当时 的实际需要。但是，实际上由于种种原因这一类方法只能达到半定量 推荐水平。这主要是因为：(1)根据测试结果计算氮肥施用量时所采用 的一些参数都是从大量试验中得出的平均值，如氮肥当季利用率，它 们的变异是比较大的，与具体田块的实际数值有一定的差异；(2)现在 还缺乏土壤氮素供应能力的指标，土壤氮素供应能力与测试值之间的 相关性较低，不能满足推荐施肥量的需要；(3)

不可避免的田间采样误差。所以，在我国田块小，数量大，变异 大，复种指数高的情况下，测试的工作量很大，不及时，不能满足我 国农业的需要。利用田间试验法确定氮肥的推荐量，这种方法耗时费 工，不能及时的反映当季作物的需要。现在常用的方法是区域施肥法， 根据过去的试验数据，从而确定某个区域和某种作物的施氮量，但是 该方法误差比较大，不能根据目标产量确定施氮量，也未考虑土壤中 的氮素有效性。

相关的现有作物施氮量确定的田间试验法，耗时费工，不能及时 的反映当季作物的需要；土壤有效态氮法，测定不能很好的反映土壤 条件和作物需要；区域施肥法，属于半定量的方法，不能满足田块的 差异性。这些方法容易造成过多施用氮肥，引起环境污染。这些方法 还不能做到快速，简单和准确。

发明内容

本发明的目的是提出一种确定作物氮肥施用量的方法，以解决作 物施氮肥量推荐中的费时，复杂和不准确的问题，尤其是肥料在土壤 中积累引起环境污染问题。

在本发明中术语“推荐施氮量”为实际生产中施加到作物的氮肥 量，也称为“最佳施氮量”。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种确定 作物氮肥施用量的方法，所述氮肥施用量按式1计算：

$N_{f-\mathrm{opt}}=\frac{Y}{\mathrm{NPE}\times {\mathrm{NRE}}_{\mathrm{opt}}}$     式1

在式1中：N_f-opt为作物推荐施氮量；Y为目标产量；NPE为氮肥生 理利用率；NRE_opt为推荐施氮量条件下的表观累计回收率。

如上所述的确定作物氮肥施用量的方法，目标产量可以用作物过 去几年平均产量的1.1倍进行估算，或者把当地最佳管理措施下获得 的最高产量做为目标产量。

本发明还提供一种确定小麦-玉米轮作体系氮肥施用量的方法，分 别计算小麦推荐施氮量和玉米推荐施氮量；

小麦-玉米轮作体系氮肥施用量＝小麦推荐施氮量+玉米推荐施 氮量。

如上所述确定小麦-玉米轮作体系氮肥施用量的方法，

小麦-玉米轮作体系氮肥施用量＝小麦产量/29.6+玉米产量 /38.4。

本发明还提供一种确定小麦-水稻轮作体系氮肥施用量的方法，分 别计算小麦推荐施氮量和水稻推荐施氮量；

小麦-水稻轮作体系氮肥施用量＝小麦推荐施氮量+水稻推荐施 氮量。

如上所述确定小麦-水稻轮作体系氮肥施用量的方法，

小麦-水稻轮作体系氮肥施用量＝小麦产量/25.2+玉米产量 /35.2。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明是基于大量的 长期监测数据，结合利用累积利用率的新概念和作物产量，克服了过 去氮肥推荐中测试费用高，过程复杂，田间试验费时费工，又不能及 时有效的的缺点，本发明的计算方法，简单快速准确，不仅概念新， 原理科学，而且参数可靠，是一种崭新的思路和简单快速准确的基于 累计利用率和作物产量的氮肥推荐方法。

附图说明

图1为利用本发明确定小麦-玉米轮作体系氮肥施用量的方法计算 的小麦推荐施氮量与田间试验所获得的最佳氮肥施氮量的关系。

图2为利用本发明确定小麦-玉米轮作体系氮肥施用量的方法计算 的玉米推荐施氮量与田间试验所获得的最佳氮肥施氮量的关系。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本 发明的限定。

本发明方法的主要原理是基于氮肥的表观累积回收率进行计算 的。表观累计回收率（(NRE)的计算方法是作物地上部分（籽粒和秸秆） 总的吸收氮量（N_p，kg N/ha）除以氮肥的总投入量（N_f，kg N/ha）， 公式如下：

上式中i是栽培年限。

当在推荐施氮量条件下，推荐施氮量条件下的表观累计回收率 （NRE_opt）可以通过下面公式计算：

NRE_opt=N_p/N_f-opt

由于对于同一品种，推荐施氮量条件下，作物中含氮量是比较稳 定的数值，所以作物总吸氮量（N_p）可以用作物籽粒和秸秆吸氮量之和 进行计算。特定作物的氮肥生理利用率(NPE，指作物地上部每吸收单 位氮素所获得的籽粒产量的增加量)也是比较稳定的，所以，作物中 总吸氮量(N_p)可以通过氮肥生理利用率(NPE)和目标产量(Y)进行计 算：Np=Y/NPE。

所以，基于氮肥表观累积利用率和目标产量（Y）的推荐施氮量的 计算方程如下：

$N_{f-\mathrm{opt}}=\frac{Y}{\mathrm{NPE}\times {\mathrm{NRE}}_{\mathrm{opt}}}$     式1

在式1中：N_f-opt为作物推荐施氮量；Y为目标产量；NPE为氮肥生 理利用率；NRE_opt为推荐施氮量条件下的表观累计回收率。

如上所述的确定作物氮肥施用量的方法，目标产量可以用作物过 去几年平均产量的1.1倍进行估算，或者把当地最佳管理措施下获得 的最高产量做为目标产量。

实施例1

实施例1提供一种确定小麦-玉米轮作体系氮肥施用量的方法，分 别计算小麦推荐施氮量和玉米推荐施氮量；

经过我们长期对“国家肥力与肥效监测网”的数据进行监测分析， 获得了在小麦-玉米轮作体系下：NPE_小麦为37.0kg籽粒/kg N，NPE_玉米为48.0kg籽粒/kg N；NRE_{小麦-玉米}为0.80。

小麦-玉米轮作体系氮肥施用量＝小麦产量/29.6+玉米产量 /38.4。

如果目标产量小麦6000kg/ha,玉米7000kg/ha,那么推荐施氮 量小麦为203kg N/ha，玉米182kg N/ha。

实施例2

实施例2提供一种确定小麦-水稻轮作体系氮肥施用量的方法，分 别计算小麦推荐施氮量和水稻推荐施氮量；

经过我们长期对“国家肥力与肥效监测网”的数据进行监测分析， 获得了在小麦-水稻轮作体系下：NPE_小麦为31.5kg籽粒/kg N，NPE_水稻为44.0kg籽粒/kg N；NRE_{小麦-水稻}为0.80。

小麦-水稻轮作体系氮肥施用量＝小麦产量/25.2+玉米产量 /35.2。

如果目标产量水稻6000kg/ha,小麦4000kg/ha,那么推荐施氮 量水稻为170kg N/ha，小麦159kg N/ha。

实施例3

为了验证实施例1中计算获得的小麦-玉米轮作体系下的推荐施氮 量是否科学合理，将其与文献中报道的最佳施氮量进行了比较（见图1 和图2）。结果表明本发明的计算方法所获得的推荐施氮量与田间试验 所得最佳施氮量大致分布在1:1的左右，说明本发明的简易方法是可 行的。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本 发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的 实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或 等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。