一种对作物施肥量进行推荐的方法

摘要

本发明提供了一种对作物施肥量进行推荐的方法，在一个地块上，根据该地块的已知种植信息，包括该地块的作物、肥料相关参数，得出计划种植作物的单位面积上的氮磷钾养分收支平衡值，根据该平衡值的大小，对计划种植作物的氮磷钾养分施用量进行推荐。本发明的方法克服了传统测土施肥的周期长、费用高等不利因素，在无须测定土壤或植株养分含量情况下，通过习惯施肥的养分投入产出平衡来进行施肥推荐，具有易操作、易推广、费用低等特点，是一种科学的精准化多元平衡施肥方法。

说明书

技术领域：

本发明属于作物施肥技术领域，尤其涉及对作物进行施肥量推荐的方法。

背景技术：

目前，对作物施肥量推荐的主要方法有：

1.经验施肥法：就是农民根据自己的经验确定施肥数量，此法不足之处在于没有考虑土壤的基本情况以及作物需肥量等因素，容易造成施肥过量或者施肥不足的后果。

2.土壤肥力指标法：根据测定的土壤有效养分，以生物相对指标校验土壤有效养分肥力指标，确定相应的分级范围值。同时，在不同养分肥力指标的田块上设置施肥量试验，根据肥料效应函数计算出施肥量和肥料配方。目前，在我国农业生产实践中难以应用本方法，主要原因是：(1)土样测定的价格较高。每次每一个样本测定费用150～200元，这一费用约占农村人均收入的1/10，农民难以承受。(2)测土服务站点少。全国仅有少数的县(市)土肥站开展此项业务，多数县(市)土肥站由于经费、人员、场地、仪器设备等原因，不能开展此项业务。(3)土样测定耗时较长。一般情况下，进行常规营养养分项目的测定分析，需要7-10天，不能及时为农户决策提供服务。

3.目标产量配方法：本方法基本原理是根据作物目标产量需要养分数量与土壤供应量之差计算施肥量。用公式表示为：

某养分元素的合理用量＝(一季作物的养分总吸收量-土壤养分份供应量)/肥料中养分的当季利用率

式中：一季作物的养分总吸收量＝生物学产量×某养分在植株中平均含量；

      土壤养分供应量由测定的土壤养分含量计算出来；

      肥料中养分的当季利用率根据田间试验结果计算而得。

本方法同样需要测定土壤养分，同样存在土样测定的价格较高、测土服务站点少、土样测定耗时较长等不足。

4.田间试验配方法：通过单因子或多因子设计多点田间试验，选出最优配方，确定肥料的施用量。此方法试验周期长、专业技术含量高，一般只用于科学研究，不易推广应用。另外，所获得的配方只能适用于某一特定作物，对其它作物则不适用。

5.营养诊断方法：作物在不同生育阶段的体内养分含量不同，通过诊断某种养分含量的丰缺判断是否需要施肥。营养诊断方法需要测定植株某一部位的养分含量，也存在测样站点少、成本高等不利因素，另一方面，往往等到植株表现出缺乏养分后，才采取补救施肥措施。

另外，中国授权专利CN1010544B公开了一种施肥方法，在该方法中需要建立肥料效应方程，从而使得该方法过于复杂，普通农户很难将该方法用于生产实践中。

发明内容：

本发明克服背景技术中叙述的需要根据测定的土壤养分含量、植株养分含量和经验施肥的不足，提供一种方便、快捷、科学的对作物进行施肥量推荐的方法。

本发明的技术方案如下：

一种对作物施肥量进行推荐的方法，在一个地块上，根据该地块的已知种植信息，包括该地块的作物、肥料相关参数，得出计划种植作物的单位面积上的氮磷钾养分平衡值，根据该平衡值的大小，对计划种植作物的单位面积上氮磷钾养分施用量进行推荐；

所述参数包括：计划种植的作物名称、百公斤经济产量养分(N、P₂O₅、K₂O)需求量、单位面积上的肥料习惯用量、肥料养分(N、P₂O₅、K₂O)含量、单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)平衡值范围及相应的养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量；

所述养分推荐施用量的结果获得，依次包括以下步骤：

1、确定计划种植作物在所述地块上的单位面积上目标产量：

确定目标产量的方法有多种，可以由用户凭经验给定计划种植作物的目标产量，也可以根据地块的历史种植情况、所在地域的总体状况等因素确定一个合理的目标产量。

2、计算基于目标产量的作物养分需求量：

作物养分(N、P₂O₅、K₂O)需求量＝目标产量×百公斤经济产量养分(N、P₂O₅、K₂O)量需求量×0.01。

通过本公式，能将目标产量下养分N、P₂O₅、K₂O的需求量计算出来。

3、肥料养分习惯投入量：

肥料养分(N、P₂O₅、K₂O)习惯投入量＝肥料习惯用量×肥料养分(N、P₂O₅、K₂O)含量，施用多种肥料时其值为N、P₂O₅或K₂O分别累加后的值。

4、计算养分平衡：

养分(N、P₂O₅、K₂O)平衡值＝肥料养分(N、P₂O₅、K₂O)习惯投入量-作物养分(N、P₂O₅、K₂O)需求量。

5、确定农田养分推荐量：

根据养分平衡值，确定农田养分推荐用量：

养分N平衡值落在N平衡值范围一行上所对应的养分N推荐用量，即为单位面积养分N推荐用量；

养分P₂O₅平衡值落在P₂O₅平衡值范围一行上所对应的养分P₂O₅推荐用量，即为单位面积养分P₂O₅推荐用量；

养分K₂O平衡值落在K₂O平衡值范围一行上所对应的养分K₂O推荐用量，即为单位面积养分K₂O推荐用量。

即：

单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量＝符合平衡值范围的养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量。

养分推荐用量表，建立了不同作物的养分平衡值范围与相应的养分推荐用量之间一一对应关系，根据平衡值所在的范围确定对应的养分推荐用量。养分推荐用量表中的平衡值范围是通过对一个农业地域不同作物的多个地块进行调查后并分析、计算确定的；同时对其产量水平和施肥水平进行分析比较，得出产量较高水平下不同平衡值范围内的养分合理用量。一个典型的养分用量推荐表的格式示例如下：

 作物名称   养分N 平衡值范围  养分N 推荐用量  养分P₂O₅ 平衡值范围 养分P₂O₅ 推荐用量  养分K₂O 平衡值范围 养分K₂O 推荐用量  大白菜    ＜-8    18    ＜-10    9    ＜-15    12  大白菜    -8～0    21    -10～-4    10.5    -15～0    14  大白菜  0～20  24    -4～8    12  0～14  16  大白菜  20～50  27    8～30    13.5  14～36  18  大白菜  ＞50  30    ＞30    15  ＞36  20  番茄  ＜-15  14.5    ＜-8    7  ＜-12  10  ......  ......  ......    ......    ......  ......  ......

当然，本方法中所要用到的只是养分平衡值和推荐用量之间的对应关系，这种对应关系在形式上还有其他的表现形式，并不限于前述的表格形式。

本说明书中涉及到的产量、用量等质量指标单位为千克，面积单位均为亩，质量单位为千克，质量、面积混合单位为：千克/亩。

优化方案一：

上述方法中，所述参数还包括计划种植作物在该地块的单位面积习惯经济产量、计划种植作物在该地块所在地域的单位面积最小经济产量、平均经济产量、最大经济产量。

习惯经济产量：指一个地块一种作物通常的经济产量。

最小经济产量、平均经济产量、最大经济产量：指近2-3年内一个地域内某种作物的相应产量的平均值。

所述确定目标产量是根据这些参数按照以下方法进行：

a.当“习惯经济产量＜(最小经济产量+平均经济产量)÷2”时：

    目标产量＝(最小经济产量+平均经济产量)÷2

b.当“(最小经济产量+平均经济产量)÷2≤习惯经济产量＜(平均经济产量+最大经济产量)÷2”时：

    目标产量＝(平均经济产量+最大经济产量)÷2

c.当“习惯经济产量≥(平均经济产量+最大经济产量)÷2”时：

    目标产量＝最大经济产量×1.15

d.当“习惯经济产量≥最大经济产量×1.15”时：

    目标产量＝习惯经济产量

意义：将目标产量分为四个等级，可基本反映出在不同地力水平下能产出的经济产量，满足施肥推荐的要求。

优化方案二：

上述方法中，考虑到前茬施肥过量时对作物生长也有影响作用，并且可通过平衡值反映出来，因此，为了使推荐结果更为合理，所述平衡值计算公式中还可以加上前茬养分盈余可供当季作物吸收的养分(N、P₂O₅、K₂O)量。此时，所述参数还包括：前茬作物名、前茬作物单位面积经济产量、前茬施用的肥料、前茬作物单位面积肥料用量、前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)盈余可供当季作物利用系数；计算步骤如下：

前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)产出＝前茬作物单位面积经济产量×百公斤经济产量中养分(N、P₂O₅、K₂O)含量×0.01

前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)投入＝前茬作物单位面积肥料用量×肥料养分(N、P₂O₅、K₂O)含量。多种肥料时为其养分汇总。

前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)有效盈余＝[前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)投入-前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)产出]×前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)盈余可供当季作物利用系数。此值小于0时，取0。

所述养分(N、P₂O₅、K₂O)平衡值＝肥料养分(N、P₂O₅、K₂O)习惯投入量+前茬养分(N、P₂O₅、K₂O)有效盈余-作物养分(N、P₂O₅、K₂O)需求量

优化方案三：

上述方法中，考虑到灌溉水中养分对作物生长也有影响作用，并且可通过平衡值反映出来，因此，为了使推荐结果更为合理，所述平衡值计算公式中还可以加上灌溉水养分(N、P₂O₅、K₂O)量。此时，所述参数还包括：单位面积灌溉水量；灌水中养分(N、P₂O₅、K₂O)含量，由于灌溉水中一般没有或几乎不含有K₂O，所以灌水中养分K₂O含量取0；算式为：

灌溉水养分(N、P₂O₅、K₂O)量＝单位面积灌溉水量×灌水中养分(N、P₂O₅、K₂O)含量。

所述养分(N、P₂O₅、K₂O)平衡值＝肥料养分(N、P₂O₅、K₂O)习惯投入量+灌溉水养分(N、P₂O₅、K₂O)量-作物养分(N、P₂O₅、K₂O)需求量

优化方案四：

上述方法中，考虑到蔬菜作物在不同种植季节养分吸收利用率会有所不同，会影响到单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量，为使推荐结果更趋合理，所述参数还包括：种植季节(仅对蔬菜类作物)；种植季节养分利用率校正系数(仅对蔬菜类作物)；

所述单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量＝符合平衡值范围的养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量×种植季节养分利用率校正系数。

优化方案五：

上述方法中，考虑到不同土壤质地的养分利用率不同，会影响到单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量，为了使推荐结果更为合理，所述参数还包括土壤质地；土壤质地养分利用率校正系数；

所述单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量＝符合平衡值范围的养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量×土壤质地养分利用率校正系数。

优化方案六：

上述方法中，考虑到不同土壤肥力对单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量的影响，为了使推荐结果更为合理，所述参数还包括：土壤肥力；土壤肥力养分利用率校正系数；

所述单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量＝符合平衡值范围的养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量×土壤肥力养分利用率校正系数。

本发明方法中所要使用的各种参数、校正系数都是已知的，这些数值是通过各地的农业试(实)验研究获得的，养分推荐用量表中的平衡值和其对应的养分推荐量通过对地块的调查分析可以获得。上述参数即使在某个特殊的地域，其中的某个参数未知，也可以通过现有条件下的简单化验分析或田间试验得出，因此，本发明的方法完全可以实施。

本发明的理论依据如下：

1.最小养分率。农业化学的奠基人、德国著名的农业化学家李比希(J.V.Liebig)早在150年前就提出：“农作物产量受土壤中最小养分的制约”。要提高农作物产量首先要掌握土壤中最小养分，以便把住施肥中的主要矛盾，进行合理施肥。

2.养分归还学说：土壤虽然是个巨大的养分库，但并不是取之不尽的。为保持土壤有足够的养分供应容量和强度，保持土壤养分输出与输入间的平衡，必须通过施肥这一措施加以实现。事实表明，一向被认为不缺钾的北方农田土壤，近几年纷纷见有施用钾增产的报道，几乎全国各地均有缺乏某一营养元素的报道。这些现象的根本原因在于不注意向土壤归还被作物带走的养分。

3.生产因子的综合作用。y＝f(N，W，T，G，L)，式中y-农作物产量，f-函数的符号，N-养分，W-水分，T-温度，G-二氧化碳浓度，L-光照。施肥不是一个孤立的行为，而是农业生产中的一个环节。这里，我们可用函数式来表达作物产量与环境因子的关系：此式言意是农作物产量是养分、水分、温度、二氧化碳浓度和光照的函数。要使肥料发挥其增产潜力，必须考虑到其综合因子。

本发明根据平衡值进行施肥推荐，考虑到最小养分率的作用，使土壤中的大量元素氮磷钾的供应都能满足作物生长的需要；考虑到养分归还学说，作物从土壤中带走的养分要通过施肥补充到土壤中去；考虑到生产因子的综合作用；在本发明中考虑到影响作物生长的主要因素。

本发明的优点和积极效果：

本发明克服了传统测土(测植株)施肥的周期长、费用高等不利因素，在无须测定土壤或植株养分含量情况下，通过习惯施肥的养分投入产出平衡来进行施肥推荐，具有易操作、易推广、费用低等特点，是一种科学的精准化多元平衡施肥方法。同时本发明有肋于农民摆脱经验施肥的缺陷，应用科学施肥方法。本发明的应用，对减少肥料浪费、提高养分利用率、改善农业生态环境、提高作物产量和品质等方面都会起到积极作用。

具体实施方式：

下面以云南省某市某村一具体地块为例，拟种植作物为大白菜。按照本发明方法进行施肥推荐。面积单位为亩，重量单位为公斤。

地块信息：

作物名                  大白菜种植季节                  冬春季单位面积经济产量                  6500单位面积灌溉水量                  160000土壤肥力                  中土壤质地                  砂质肥料名    猪粪  普钙  尿素  硝酸钾单位面积化肥习惯用量  80  80  60单位面积有机肥施用量    4000上一季作物名                西芹上一季作物单位面积经济产量                6000上一季施用的肥料名  普钙 磷酸二铵  氯化钾上一季作物单位面积肥料用量  40    100    100

作物参数：

作物名称  大白菜 西芹单位面积平均经济产量  4000 6000单位面积最小经济产量  1089 3980单位面积最大经济产量  5680 8560百公斤经济产量所需养分N量  0.182 0.554百公斤经济产量所需养分P₂O₅量  0.081 0.403百公斤经济产量所需养分K2O量  0.372 0.216

肥料参数：

肥料名猪粪普钙尿素硝酸钾磷酸二铵氯化钾肥料养分N含量0.00550.460.130.18肥料养分P₂O₅含量0.00540.150.46肥料养分K₂O含量0.00350.460.55有机肥当季利用率0.33上一季养分N盈余可供当季作物利用系数                  0.2上一季养分P₂O₅盈余可供当季作物吸收系数                  0.35上一季养分K₂O盈余可供当季作物利用系数                  0.5

灌溉水养分含量参数：

每公斤灌水中养分N含量每公斤灌水中养分P2O5含量每公斤灌水中养分K2O含量0.00000190.000000570

养分推荐用量：

 作物名称 N平衡值范    围 养分N推荐   用量 P₂O₅平衡值    范围 P₂O₅推荐用    量  K₂O平衡值    范围 养分K₂O推  荐用量  大白菜    ＜-8   18    ＜-10    9    ＜-15    12  大白菜    -8～0   21    -10～-4    10.5    -15～0    14  大白菜    0～20   24    -4～8    12    0～14    16  大白菜    20～50   27    8～30    13.5    14～36    18  大白菜    ＞50   30    ＞30    15    ＞36    20  番茄    ＜-15   14.5    ＜-8    7    ＜-12    10  ......    ......   ......    ......    ......    ......    ......

校正系数：

土壤质地    壤质    砂质    粘质土壤质地养分利用率校正系数    1    0.9    1.1土壤肥力    高    中    低土壤肥力养分利用率校正系数    0.85    1    1.15种植季节    冬春    夏秋种植季节养分利用率校正系数    1.15    1

计算单位面积养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量的过程如下，所用到的相关参数和系数均来自前述各表。

1.确定目标产量：地块信息中单位面积经济产量为6500，满足“单位面积经济产量≥(单位面积平均经济产量+单位面积最大经济产量)÷2”，即6500≥(4000+5680)÷2＝4840，所以，目标产量＝5680×1.15＝6532；

2.计算基于目标产量的作物养分需求量：

作物养分N需求量＝6532×0.182×0.01＝11.89

作物养分P₂O₅需求量＝6532×0.081×0.01＝5.30

作物养分K₂O需求量＝6532×0.372×0.01＝24.30

3.计算肥料养分习惯投入量：

普钙养分P₂O₅习惯投入量＝80×0.15＝12

尿素养分N习惯投入量＝80×0.46＝36.8

硝酸钾养分N习惯投入量＝60×0.13＝7.8

硝酸钾养分K₂O习惯投入量＝60×0.46＝27.6

猪粪养分N习惯投入量＝4000×0.0055×0.33＝7.26

猪粪养分P₂O₅习惯投入量＝4000×0.0054×0.33＝7.13

猪粪养分K₂O习惯投入量＝4000×0.0035×0.33＝4.62

肥料养分N习惯投入量＝尿素养分N习惯投入量+硝酸钾养分N习惯投入量+猪粪养分N习惯投入量＝36.8+7.8+7.26＝51.86

肥料养分P₂O₅习惯投入量＝普钙养分P₂O₅习惯投入量+猪粪养分P₂O₅习惯投入量＝12+7.13＝19.13

肥料养分K₂O习惯投入量＝硝酸钾养分K₂O习惯投入量+猪粪养分K₂O习惯投入量＝27.6+4.62＝32.22

4.计算前茬养分盈余可供当季作物吸收的养分量

前茬养分N产出＝6000×0.554×0.01＝33.24

前茬养分P₂O₅产出＝6000×0.403×0.01＝24.18

前茬养分K₂O产出＝6000×0.216×0.01＝12.96

前茬普钙分P₂O₅投入＝40×0.15＝6

前茬磷酸二铵养分N投入＝100×0.18＝18

前茬磷酸二铵养分P₂O₅投入＝100×0.46＝46

前茬氯化钾养分K₂O投入＝100×0.55＝55

前茬养分N总投入＝18

前茬养分P₂O₅总投入＝6+46＝52

前茬养分K₂O总投入＝55

前茬养分盈余可供当季作物吸收的养分N量＝(18-33.24)×0.2＜0，所以取其值为：前茬养分盈余可供当季作物吸收的养分N量＝0

前茬养分盈余可供当季作物吸收的养分P₂O₅量＝(52-24.18)×0.35＝9.737

前茬养分盈余可供当季作物吸收的养分K₂O量＝(55-12.96)×0.5＝21.02

5.计算灌溉水养分量：

灌溉水养分N量＝160000×0.0000019＝0.304

灌溉水养分P₂O₅量＝160000×0.00000057＝0.0912

灌溉水养分K₂O量＝160000×0＝0

6.确定土壤质地系数：土壤质地为砂质，所对应的土壤质地的养分利用率校正系数＝0.9

7.确定土壤肥力系数：土壤肥力为中，所对应的土壤肥力的养分利用率校正系数＝1

8.确定种植季节系数：种植季节为冬春季，所对应的种植季节的养分利用率校正系数＝1.15

9.计算平衡值

N平衡值＝51.86+0+0.304-11.89＝40.27

P₂O₅平衡值＝19.13+9.737+0.0912-5.30＝23.66

K₂O平衡值＝32.22+21.02+0-24.30＝28.94

10.计算单位面积养分(N、P2O5、K2O)推荐用量：

根据养分(N、P₂O₅、K2O)平衡值，对照作物参数的养分(N、P₂O₅、K₂O)平衡值范围、符合平衡值范围的养分(N、P₂O₅、K₂O)推荐用量，得出：

单位面积养分N推荐用量＝27×0.9×1×1.15＝28.0

单位面积养分P₂O₅推荐用量＝13.5×0.9×1×1.15＝14.0

单位面积养分K₂O推荐用量＝18×0.9×1×1.15＝18.6。