第十章肥料效应函数

第十章 肥料效应函数与推荐施肥及肥料管理 第一节 肥料反应曲线的一般规律及其数学模型 李比希提出最小养分律后，人们认识到决定产量的养分因素是土壤中对作物需要处于相对最小的那一种，而与绝对含量无关，随着土壤中养分消耗与施肥之间平衡状况的变化，最小养分种类不断更替。 在最小养分律支配下施肥量与产量的关系可用下图概括：

值 极限 物 生 毒效

长 增加 量 低量 适量 高限 0 养分供应量 开始施用限制因子肥料时，植物生长量曲线上升较快，常出现肥效递增阶段，随着施肥数量增加，逐渐脱离相对最小状态，生长量继续上升，但单位肥料的增产量逐渐减少，于是出现了肥效递减阶段，继续增施肥料，生长量将达到极限，若再盲目施肥，则产生毒效，出现肥料负效应阶段，整个肥效反应曲线表现为S型曲线。 肥料效应函数：肥料的增产效应反应施肥量与产量的关系。这种数量关系可以用数学函数来表示，此函数即肥料效应函数。 肥料效应函数估算法是建立在田间试验――生物统计基础上的计量施肥方法。它不用化学或物理手段去揭示农田土壤的养分供应量。农作物需肥量和肥料利用率等参数，而是借助于施肥量田间试验，通过施肥量与产量之间的数学关系，配制出一元、二元或多元肥料效应回归方程式，所得的肥料效应回归方程式可计算出代表性地块的最高施肥量，最佳施肥量和最大利润施肥量等配方施肥参数。 一、施肥量与产量之间的关系 1、施肥量与产量之间的直线关系 李比希认为，作物产量与最小养分供应量之间成直线相关。尤其是在生产条件差，土壤肥力低，养分供应不足，施肥量较低时。这种类型一般用 Y=bo+b1X Y－总产量 bo—不施肥区产量 b1－效应系数 X－施肥量 2、施肥量与产量之间的曲线相关 指数模式 Y=A(1-10-cx ) A－施用该种养分所达最高产量 C－效应系数 二次抛物线函数 Y＝bo＋b1+b2X2 国内外大量氮肥试验表明，肥料的增产效应往往复合 二次抛物线形式。 二、肥料增产效应的阶段性 在一定生产条件下，当作物严重缺乏某种养分时，增施该养分的增产量，起初往往是递增，但超过一定限度后，增施单位剂量养分的增产量便开始递减，当其递减为零时，作物产量达到最大值，此时，再继续增加肥料，则将导致减产。

Y 第一阶段 第二阶段 第三阶段 产 总产量 量 C 转向点 边际产量

yo 平均增产量

施肥量 X 1、在土壤供肥水平低的情况下，增施单位剂量肥料的增产量（即边际产量）随施肥量的增加而递增，直至转向点（C）时为止。 2、超过转向点后，增施单位剂量肥料的增产量随施肥量的增加而递减，因而总产量按报酬递减率增加，直达到最高产量为止。 3、在一定生产条件下，作物有一最高产量，超过最高产量后，继续增加肥料，则总产量随施肥的增加而递减，出现负效应，但是总产量的递减率可能小于到达最高产量的递增率。 4、无限量的增施肥料，可能使产量下降为零。 根据以上特点，可将肥料增产效应划分成三个阶段，即由三个最高点反映了曲线三阶段。 第一阶段：从起点始至平均产量（指总产量除以施肥量所得商值）达最高点时为止。 AP＝Y/x 在此阶段内，边际产量（指增减单位剂量肥料所引起的总产量增减额。以MP＝dy/dx表示）随施肥量的增加而递增至转向点（C点）达到最大值，超过转向点则开始递减，但仍然大于平均产量，因而平均产量随施肥量的增加而递增，至最高点时为止，此时边际产量等于平均产量。在此阶段内，平均产量不断提高直至此阶段的终点时达到最大值。 第二阶段：自平均产量的最高点到最高产量的最高点，在此阶段内，平均产量与边际产量均随施肥量的增加而递减，但边际产量的递减率较大，平均产量大于边际产量。总产量〔指投入一定数量的肥料所获得的总收入（产量）〕 依报酬递减率增加，直至边际产量等于零，即总产量达到最高点时为止。 第三阶段：超过总产量最高点即进入第三阶段，此阶段的边际产量为负值，因而总产量随施肥量的增加而减少，出现负效应。 由上可知，第二阶段是合理的施肥区域。 第二节 肥料的科学施用与管理 一、肥料的分类 肥料的种类繁多，分类的方法也没有严格规范和统一的分类与命名。现将长期习惯的分类方法与命名作简单的介绍： 1、按肥料来源与组分的主要性质可分为：化学肥料、有机肥料、生物肥料、绿肥。 2、按所含营养元素成分可分为：氮肥、磷肥、钾肥、镁肥、硼肥、锌肥、等，有时将这些肥料按植物需要量分为大量营养元素肥料和微量营养元素肥料。 3、铵营养成分种类多少可分为：单质肥料、复合肥料或复（混）肥料。 4、按肥料状态分则有：固体肥料（包括粒状和粉状肥料）与液体肥料 5、按肥料中养分的有效性或供应速度可分为：速效肥料、缓效肥料、长效肥料。 6、按肥料中养分的形态或溶解性可分为：氨态氮肥、硝态氮肥、酰胺态氮肥等。或水溶性肥料、弱酸溶性肥料、难溶性肥料。 7、按积攒方法分则有：堆肥、沤肥、沼气发酵肥等。

二、肥料的科学施用 （一）科学用肥的目的与要求 1、目的：从宏观来看，科学施用肥料，要力争做好有机与无机肥料配合施用，按最佳的经济效益合理施用肥料，不断提高养分利用率；降低肥料施用可能造成的生态环境污染；以便真正做到用地与养地相结合，为我国高产、优质、高效农业的持续发展，提供土壤农化方面的可靠保证。 2、要求：为达到科学施肥的目的，应充分利用全国和本省范围已获得土壤资源评价成果及各种科研资料。如：定期掌握土壤肥力动态变化资料；并且建立数据库和信息系统；完善并严格执行肥料检测与鉴定的法规与手续；逐步按地区建立起不同种植制度的肥料分配与施肥体系；提倡鼓励与研究推广有机肥源的开发、积制与施用；在化肥增长的同时注意调整施肥的养分比例：与土地管理部门配合，督促县、乡、村、各级建立起耕地档案，制定生产力等级，地力保养与维护以及农业生态环境质量等标准，逐步实行耕地的肥力定等估价与升降以及生态环境质量评估等责任制与奖惩制度。这样，科学用肥才有较全面的定量考核标准及不断发展和完善的方向。 要达到上述要求，必须建立与完善各级的土壤农化科技服务体系，有组织地开展上述系列工作。 （二）科学用肥的基本环节 1、大力开发有机肥源，认真改进与推广有机肥料积制、保管与施用的先进技术 (1)积极巩固与发展多种形式的秸秆直接还田等技术。 (2)以“中国绿肥区划”为依据，按9个级区，47个二级区采用肥粮、肥菜、肥油（料）等综合利用方式，提出经济有效的方法，积极回复与发展绿肥的种繁与施用面积。 (3)加强保护生态环境，促进自然界物质循环的意识，主动开发和利用包括粪尿在内的有用废弃物，扩大有机肥料肥源。 2、尽量做好化肥的及时供应与合理分配，按作物生育期的特点与低产缺肥地区的需求，及时提供肥料是科学用肥提高肥料利用率的关键，也是提高单产与总产，实现均衡增产的重要措施。中国农科院土壤肥料研究所在1981－1983年全国化肥试验网所获资料的基础上，编写了中国化肥区划，按区划把全国分为8个一级区，31个二级区；一级区反映了不同地区化肥生产与分配的宏观决策提供了依据，也是土肥工作者布置肥效试验，制定轮作施肥与科学用肥方案的重要参考资料。 3、优化推荐施肥量，提高肥料利用率与增产效益，这里包括以下内容：即确定最佳施肥量与合理的氮、磷、钾等养分的比例，以及科学施用技术。 确定经济合理的肥料施用量方面，近年来，各地研究推广了多种方法，照其原理可归为三类： ① 以土壤肥力化学为基础的测土施肥法。 ②以作物营养化学为基础的作物营养诊断施肥法 ③以田间试验和生物统计为基础的肥料效应函数施肥法。 不同方法各有特点，应用时往往可以并存，互相渗透与补充，以求得不断发展和完善。总的直到思想是如何按养分平衡的要求，使推荐施肥定量化，既能高产优质，又讲究经济效益 。具体的试验布置与计算等技术等都有专门书籍论述。在此仅就常用的方法作简要说明。 (1)以测土施肥为理论的土壤养分丰缺指标法是通过多点田间试验，将土壤有效养分的化学测定值（相对值）按田间试验所获得的作物相对量（即无肥区产量占全肥区最高产量％）划分为3～5个等级作为土壤丰缺指标，然后按等级布置田间试验，求得在某一类型土壤上作物产量与施肥关系的曲线，作为建议施肥量的依据。 (2)养分平衡法又称目标产量法。运用计划产量指标、农作物需肥量、土壤工肥量、肥料有效养分含量与肥料利用率等五个参数构成建议施肥量的计算公式，即可估算出推荐施肥量。如： 一季作物的养分吸收总量－土壤供应养分量 推荐施肥量＝―――――――――――――――――― 肥料中养分含量×肥料当季利用率 或可写成： （计划产量－无肥区产量）×形成100Kg产量所需养分量 推荐施肥量＝――――――――――――――――――

肥料中养分含量×肥料当季利用率 有建议把有机肥增产量纳入基础肥力中计算，即所用处理都以有机肥作底肥，以便解决有机肥料用量计算困难的问题。此估算施肥量的方法为某一地区作肥料规划或判断土壤养分收支平衡帐时是很有应用价值的。 (3)在不同肥力等级的地块上铵一定的试验设计布置多点分散的肥力试验，先求得作物对肥力反应的效应函数，而后由此分别计算出最高产量施肥量或最佳经济施肥量，这一方法获得的推荐施肥量是建立在科学测试和严密的统计基础上的结果，而且还能应用电脑计算技术。应该说，这是近年来科学施肥的重要改革与先进技术。 (4)营养诊断发也是国内、外比较广泛采用的方法。它包括作物外形诊断，土壤－植物的化学诊断以及施肥诊断等。在查明作物生长的障碍因素后，对症施肥有重要作用。但是营养诊断是一项比较复杂的综合技术，影响农业生产产量品质的因素众多，且不断变化和相互作用。为此，既要发挥营养诊断对判断施肥的作用，又要看到应将它与肥料效应函数法、现代测试技术及电子计算机应用等相结合，以提高推荐施肥的准确性。 4、经过认真的试验、研制与开发适用的光谱型或专用型的复合肥。据统计，1990年我国实际化肥用量为2607万吨（铵有效养分计），N：P2O5：K2O为1：0.45：0.1，并预测2000年需要化肥量为3000－3200万吨，N：P2O5：K2O为1：0.5：0.2~0.3，北方应以调整氮磷比为主；南方则应以调整氮钾比，同时，有针对性的施用适量的微量元素肥料，这是全国范围的宏观控制。 5、改进施肥技术与大力推广已见成效的施肥方法