关于合理施用化肥的初探

关于合理施用化肥的初探——忻县地区1981年化肥试验总结为了探讨氮、磷、钾三要素在我区不同土壤和作物上的最佳施肥量及其合理的配合比例，为农业、化工、供销等部门提供科学依据，继八0年化肥试验基础上，八一年，根据全国及全省化肥网的精神，并结合我区农业生产当中存在的问题，我们因地制宜地又在九个县布了三大试验项目，六十七个试点，其中氮磷钾配比试验三十九个，以氮定磷十四个，以磷定氮十四个。现将试验的初步结果整理如下：（一）试验方案设计（Ⅰ）主方案※（八项处理）说明：N1N2分别为每亩10斤、20斤N素，P1P2分别为每亩10斤、20斤P2O5素①N0P0(ck)②N1P0③N2P0④N0P1⑤N1P1⑥N2P1⑦N2P2⑧N2P2K1(※此为全国化肥网统一方案)(Ⅱ)付方案：1、以N定P（六项处理）2、以P定N（六项处理）编号水地旱地备注①CK(P0N0)CK(P0N0)②P1·6N0P1N0·5P1·6为P2O5素16斤／亩③P1·6N0·8P1N0·5④P1·6N1·6P1N1N1·6为N素16斤／亩⑤P1·6N2·4P1N1·5编号水地旱地备注①CK(N0P0)CK(N0P0)②N2P0N1P0N1表示N素10斤／亩③N2P0·5N1P0·25④N2P1N1P0·5P1为P2O5素10斤／亩⑤N2P2N1P1⑥N0P1N0P0·5⑥P0N1·6P0N1注：①以上试验设计中，N素折用硝铵（含N34﹪）、P2O5素折太原磷肥（含P2O514﹪）(二)分析方法（Ⅰ）单因素肥料效应的回归分析：根据费佛尔（Pfeiffer）提出的肥料效应公式：Y=a+bx+cx2，尼克来及米勒（NikLas、and、Miller1927）提出的微分方程式dydx=C(N—x),积分简化式：Y=a+bx+cx2,一般肥料用量试验中，产量Y与施肥量x的关系均呈此种抛物线形式。式中：a、b、c为参数。A为不施肥时产量；b决定开始阶段的产量增长趋势；C表示肥料效应的曲率程度及方向。如：C＝O则效应曲线应为直线型的；CO则产量Y不断增长（没有最大值）；CO表示增产效应随施肥量的增加而减弱。微分抛物线方程：Y=a+bx+cx2得：dydx=b+2cx1、产量Y的最高点及其施肥量：（边际产量dydx=0∴Xmax=-b2C,Ymax=a+12bXmax2、最佳施肥量（dydx=pfpy）∴Xo=b-pfpy-2cPf和py分别表示肥料和粮食的单价。3、图解法绘制肥料效应曲线（以单位面积产值表示）和肥料成本线。然后沿效应曲线绘制平行于肥料成本线FP的切线，其切点在横坐标上的位置即为最佳施肥量。（Ⅱ）NP配比的二因素肥料效应曲面方程的配置：根据米采利希学说（随着施肥量的增加，可获得的增产量具有递减的趋势）和费氏公式，我们采用的以下数学模式：Y=B0+B1X+B2X2+B3Z+B4Z2+B5XZ(x·z分别表示NP肥)根据肥料效应的曲面方程及边际效应学说，分别求出两种肥料的边际产量：dydx=b1+2b2x+b5zdydz=b3+2b4z+b5x(1)最高产量及其施肥量：当边际产量为零（dydx=0或dydz=0）时总产量最高※即:b1+2b2x+b5z=0b3+2b4z+b5x=0解之得：Xmax=b3b5-2b1b44b2b4-b52,Zmax=b1b5-2b3b24b2b4-b52将Xmax、Zmax代入曲面方程可求得最高产量Ymax，（※当曲面开口向上，则Ymax为极小值）（2）最佳施肥量X0Z0由P1△Y=q1△xP1△Y=q2△Zdydx=q1p1dydz=q2p1当边际产量等于肥料与粮食价格比时，为最佳施肥量，dydx=b1+2b2x+b5Z=q1p1dydz=b3+2b4Z+b5x=q2p1解之得：X0=b5(b3-q2p1)-2b4(b1-q1p1)4b2b4-b52Z0=b5(b1-q1p1)-2b2(b3-q2p1)4b2b4-b52(P1为粮价，q1q2为N素、P2O5素价)（3）最适配比线：由：dxdy=-dydzdydz=b3+2b4z+b5xb1+2b2x+b5Z=-q2q1得：X=b1·q2q1-b3b5-2b2·q2q1+b5·q2q1-2b4b5-2b2·q2q1注：肥料效应方程一般以纯N式P2O5计算。而求出X0及Xmax(Z0及Zmax)后则折算成化肥实物量（N—硝铵P2O5－普钙）以便直接用于生产实践。以下回归方程分析皆如此。（三）分类原则1、供试作物：玉米、谷子、胡麻、莜麦。2、区域：仅按所承担化肥试验的县，全区以气候、土壤、经济可大致分为三类区；即：忻、定、原、代平川区；五寨、神池、静乐、偏关高原区；五台、繁峙东部丘陵区。（没有承担试验的县不在进行分类）3、地力情况：先区分水旱地。在水旱地内再按原地力基础和现有试验的产量水平来进行分级。上述分类虽笼统，但能结合我区生产实际，如仅以某些土壤养分指标进行分类会失之偏面。使资料分类之无规律。（四）结果分析经数理统计分析，试验误差的F值小于5﹪的成功试验四十三个，占试验总数的64.2﹪，其中玉米23个，谷子14个，胡麻四个，莜麦、糜子各一个。其详细情况见附表（一）：1、玉米玉米为忻县地区主要高产作物，主要分布在中、上等水地上。为了进一步寻求玉米的合理施肥量，八一年全区在玉米上布了二十三个试验，多集中在忻定原代平川区，五台、繁峙东部丘陵地区有零星分布。经过对试验结果的回归分析，可以得知：玉米的氮肥经济用量范围以亩施硝铵30至100斤为好，亩产可达640.5－1162斤。其中水地以30－60斤／亩施硝铵为宜，亩产可达900－1200斤，增产幅度11.7－27.5﹪。旱地以30－40斤／亩施硝铵为宜，亩产可达300－500斤，增产幅度4.6－17.6﹪。玉米的磷肥经济用量范围为亩施过磷酸钙50－130斤左右为宜，亩产可达300－1200斤。水地以亩施过磷酸钙50－150斤左右为宜，亩产可达700－1300斤，增产幅度大4.6－18.4﹪；旱地以亩施过磷酸钙40－70斤左右为宜，亩产可达300－600斤，增产幅度4.6－17﹪.从上结果分析表明，一般磷肥的亩用量远大于硝铵的用量。根据我区近年土壤普查结果，绝大部分土壤养分含量的特点是缺磷少氮，而又以缺磷更为严重。此试验分析亦和普查结果相符。（1）平川玉米①水地A、N肥用量：忻县东楼N素肥料效应曲线图施肥方程：Y＝816.7＋55.19X－2.506X2（原平一点）最佳施肥量（斤／亩）N:P2O5经济产量（斤／亩）经济效益（元／亩）增产﹪最高施肥量N硝铵＝42.41.4：190－10500.48－22.911.7－34Nmax=82.3P普钙＝73.8Pmax=78.6从上述二点方程及N素肥料效应曲线分析，平川水地玉米，一般N素化肥的最佳用量为亩施硝铵42.4斤；P素化肥的最佳用量为亩施过磷酸钙73.8斤。经济产量可达900－1056斤，增产幅度在11.7－34﹪。最高用量为每亩施硝铵82.3斤，过磷酸钙78.6斤，在施用时不得超过此值。②旱地因八项处理及氮肥用量试验，经回归分析没有合格能用的方程，固不作总结分析。仅就原平一点的磷肥用量试验作一简单分析：原平解村旱地玉米磷肥用量试验效应曲线（见图二）A、施肥方程：Y＝477.3＋43.08X-2.11X2Z0=9.4斤（纯养分）Zmax=10.2(斤)（纯养分）最佳用量（斤／亩）经济产量（斤／亩）经济效益盈元／亩增产﹪最高施肥量（斤／亩）P肥用量P普钙＝187.8696.011.234.5P＝202.1从上可知：平川旱地玉米，P素的最佳用最以亩施过磷酸钙67斤为宜，亩产可达420－696斤，增产幅度在13.5－66﹪。最高用量为亩施过磷酸钙72.9斤，绝对不能超过此值。（因篇幅所限，就不一一绘图作曲线了）（2）高原区玉米①水地施肥方程：Y＝520＋49.5X－3.5X2（偏关一点）最佳用量（斤／亩）经济产量（斤／亩）经济效益盈元／亩增产﹪最高施肥量（斤／亩）P肥用量P普钙＝187.8599.17.819.96P=202.1从上可看出：高原区水地玉米，虽仅一点试验，但也能说明问题。一般以亩施过磷酸钙187.8斤左右为宜，亩产可达600斤左右。最高施肥量不得超过202.1斤／亩。(八项处理和N肥用量试验因经回归分析而被淘汰，所以这里不作分析；高原区旱地玉米玉米试验也是如此)（3）东部丘陵地区①水地施肥方程：A、NP配比：Y=659.7+22.55X-0.8475X2+14.29Z-0.2035Z2-0.439XZ(繁峙一点)B、N肥用量：Y=747-7.56X+0.33X2(西义一点)最佳施肥量（斤／亩）N:P2O5经济产量（斤／亩）经济效益盈元／亩增产（﹪）最高施肥量max（斤／亩N硝铵＝13.260.6：1714.7－715.533.03－5.021.3－28.1N=21.65P普钙＝54.5P=147(以上二点为加权均值)从上二点看：东部丘陵地区水地玉米，由于长年大量的施用N肥，不施或者少施噒肥，故方程中出现了N肥用量少，噒肥用量大，造成土壤中NP比例严重失调。因此，今后一定要增施磷肥，缩小NP比例，即可增产增收。但增施磷肥不得超过最高施肥量。②旱地施肥方程：A、N肥用量Y=545-16.31X+1.874X2(五台一点)最佳施肥量（斤／亩）经济产量（斤／亩）经济效益盈元／亩增产(﹪)最高施肥量（斤／亩）maxN肥用量N硝铵＝13.5510.11.2117.6N=15.9从上可知，东部丘陵区的旱地玉米，以亩施硝铵13.5斤为宜，亩产可达510.1斤。（注：因东部地区旱地玉米的NP配比试验经回归分析方程不能用及噒肥用量试验没有布点，故不能分析，待八二年试验完后再作分析）2谷子谷子为我区的主要粮食作物之一，为了探讨谷子的最佳施肥量，八一年全区在谷子上布了14个试验，其中水地九个，旱地五个。现仅就谷子上的部分成功试验及结合八0年的一些试验作一简单分析。（1）平川谷子①水地施肥方程：A、P肥用量Y=340+1.75X-0.0052X2(80年二点)最佳施肥量（斤／亩）最佳施肥量的产量（斤／亩）经济效益盈元／亩增产（﹪）Max（斤／亩）磷肥用量P普＝120480940168注：（因八一年平川水地谷子试验点少，经回归之后方程不能用，所以这里采用了八0的的二个试验，供参考之用）。从上方程可知：平川水地谷子，磷素的最佳用量一般以亩施过磷酸钙120斤为宜，亩产可达480斤。最高施肥量为亩施过磷酸钙168斤，绝对不能超过最高施肥量。②旱地施肥方程：A、NP配比：Y=485-9.4X+0.48X2+5.63Z+0.31Z2-0.52XZ(代县一点)B、N肥用量：Y=436+16.58X-0.38X2(原平一点)C、P肥用量：Y=230+1.99X-0.025X2(80年二点)最佳施肥量（斤／亩）经济产量（斤／亩）经济效益盈元／亩增产（﹪）N:P2O5N硝＝56.6455.91.218.62:1P普＝67.1注：（以上四点为加权均值）从上可知：平川旱地谷子最佳施肥量为亩施硝铵56.6斤，过磷酸钙67.1斤。亩产可达4559斤，增产18.6﹪。（2）高原区谷子①水地高原区水地谷子NP配比效应曲面：（见附图三）A、施肥方程：Y=179.7+12X-0.55X2+5.517Z-0.345Z2+0.42XZ(静乐东大树)最佳施肥量（斤／亩）N:P2O5经济产量（斤／亩）经济效益盈元／亩增产（﹪）备注（斤）N硝＝340.1:1310.5－0.666Xmax=53.5P普＝67.8Zmax=136.4根据回归方程作出曲面方程的理论值：N0(0)N1(10)N2(20)P0(0)179.7244.7199.7P1(10)200.0307.0304.4P2(20)152.04301.0340.0从上方程及效应曲面图可知：高原区水地谷子的最佳用量为亩施硝铵34斤为宜，过磷酸钙67.8斤／亩为宜。亩产可达310.5斤，增产为66﹪。最高施肥量硝铵不得超过53.5斤／亩；过磷酸钙不得超过136.4斤／亩。②旱地施肥方程：A