一种基于双曲线指标进行区域小麦施肥合理性的判断方法与流程

本发明属于小麦施肥判断的技术领域，涉及一种基于双曲线指标进行区域小麦施肥合理性的判断方法，根据本发明方法可以判断农户施肥是否合理，并根据判断结果可以校正施肥量。

背景技术：

我国粮食产量占世界的16％，化肥用量占31％，每公顷用量是世界平均用量的4倍，过量的化肥尤其是氮素，会变成硝态氮淋溶到地下水中，污染地下水，影响人们健康。以上情况是根据统计结果推算的。但究竟一个地区小麦施用了多少氮肥，是否合理，硝态氮淋溶是个什么情况，氮肥多用了多少，应该用多少这些关键指标是一个地区合理施肥的重要依据，但对这些指标一般很难获得。

传统肥效反应方程方法指导施肥，仅考虑的粮食产量随施用氮肥的变化情况，而不知道究竟施用的氮肥对环境的影响情况。不能直观看到不同施肥情况下土壤硝态氮的淋溶情况，不能直观看到实际施用量在硝态氮淋溶和产量所处的水平，不能直观判断是否合理。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，进行了长期研究，总结到：北方小麦生育期间降雨较少，并且进行合理灌溉的麦田，施入土壤的氮肥具有一定的“记忆”现象，通过监测收获时的土体硝态氮情况，可以了解不同施肥情况下硝态氮的淋溶情况。本发明通过建立肥效反应方程和土壤硝态氮与施氮量响应方程，应用两种曲线综合运用，可指导作物环境安全，绿色生产。本发明研究了小麦的双曲线指导施肥方法。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种基于双曲线指标进行区域小麦施肥合理性的判断方法，包括以下步骤：

a、小麦施肥指标的建立

①选择地块，进行0-24kg/亩不同氮肥施肥量的处理，作为调查地块；

②建立小麦产量的肥效反应方程，并绘制出氮肥施用量和小麦产量的关系图，得到小麦产量的肥效反应曲线；肥效反应方程就是施肥量和产量的关系方程，建立方法就是将小麦产量作为纵坐标，施氮量作物横坐标，用二次曲线拟合，即得到肥效反应方程。

③测定并绘制出不同氮肥施肥量处理的0-2m深土层的土壤硝态氮分布图，以每20cm为一层进行测定；

④拟合氮肥施用量与1-2m深度各土层平均硝态氮含量的数量关系方程，并作图，得到拟合氮肥施用量与1-2m深度各土层平均硝态氮含量的数量关系曲线；完成小麦施肥双曲线指标；

依据上述获得的小麦产量的肥效反应方程和拟合氮肥施用量与1-2m深度各土层平均硝态氮含量的数量关系方程两个曲线即“双曲线”进行可用于进行取样小麦氮肥施用合理性评价。小麦根系主要分布在0-1m的土层中，因此1m以下的土壤硝态氮小麦是基本很难利用的，因此1m以下的土壤硝态氮会淋溶到土体深处，造成地下水污染。

b、小麦施肥合理性判断

①选择待判断地块，在小麦收获后取土壤样品，测定土壤硝态氮含量，测定深度为0-2m(在小麦主根层以下)，每20cm为一个土样；

②将上述土壤硝态氮测定结果与步骤a中土壤指标建立过程中不同施肥各处理硝态氮含量图相比对，确定判断土壤硝态氮在土壤硝态氮指标中所处的位置情况；

③根据测定结果，计算判断土壤的土壤样品1-2m土层土壤硝态氮的平均含量数值；

④根据判断土壤样品1-2m土层土壤硝态氮的平均含量数值，按照获得的施肥量与1-2m土层土壤硝态氮关系方程(步骤a中的④的方程)，计算待判断土壤1-2m土壤平均硝态氮所对应的氮肥施用量；

⑤根据判断土壤1-2m土壤平均硝态氮所对应的氮肥施用量，按照前述获得的氮肥用量-小麦产量方程(步骤a中②的小麦肥效反应方程)，计算判断土壤施氮量对应的小麦产量；

⑥判断小麦施肥是否合理。根据建立的“双曲线”指标，分析出该区环境安全条件下合理的氮肥施用量、小麦产量指标和1-2m土层土壤硝态氮含量指标。将上述计算获得的待判断土壤1-2m土层土壤硝态氮含量、氮肥施用量和产量指标与上述合理指标进行比较，可获知判断土壤的施肥是否合理，施肥量多施多少，土壤硝态氮超标多少等指标。

步骤a中，①设置0kg/亩、3kg/亩、6kg/亩、9kg/亩、12kg/亩、24kg/亩氮肥用量处理，小区面积30-60m²，三次重复，除氮肥处理外，每亩施用充足的磷肥和钾肥，作底肥一次性施入。

步骤a中，以土壤质地类型为划分依据，按照沙壤、粘土壤类型设置试验数目，每种土壤质地类型至少设置2个试验，取平均值计算施肥指标。

步骤a中，③在小麦播种前，进行肥料处理后，按照当地生产上的灌溉和除草管理进行管理，收获后测定小区产量，同时测定2m土体的土壤硝态氮含量，每20cm为一层。

在判断小麦施肥是否合理后，进行施肥量校正。

本发明的有益效果是：

本方法特点为直观，有效，功能强大。可通过作图直观看到不同施肥情况下土壤硝态氮的淋溶情况，直观看到实际施用量在硝态氮淋溶和产量所处的水平，直观判断是否合理。该方法功能强大，可同时评价产量、硝态氮淋溶情况及掌握施肥量现状。

附图说明

图1是小麦产量随氮肥施用量变化曲线图。

图2是小麦收获后不同氮肥施用量2m土体土壤硝态氮分布情况图。

图3是收获期1.8-2m土层土壤硝态氮含量随氮肥施用量变化情况图。

图4是农户麦田小麦收获后2m土体土壤硝态氮在试验标准土壤硝态氮所处位置(其中x为农户土壤)图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

1、合理施肥指标获取

在衡水市粘壤土进行连续3年定位试验，设置0kg/亩、3kg/亩、6kg/亩、9kg/亩、12kg/亩、24kg/亩氮肥用量处理。小区面积60m²，三次重复。除氮肥处理外，每亩施用充足的磷肥和钾肥，作底肥一次性施入。

试验平均小麦产量获得的肥效反应方程及作图见图1；2m土体土壤硝态氮分布图见图2；收获期1.8-2m土层土壤硝态氮含量与氮肥施用量关系方程及作图见图3。

根据图1得出该种土壤小麦产量的氮肥肥效反应方程为：

y＝-1.4131x²+52.991x+57.531(r²＝0.9813)

从上方程可以得出最大产量的氮肥用量为最18.7kg/亩，获得的高产量为554.3kg/亩。

但从图2来看，18kg/亩处理氮肥淋溶非常严重。经计算，该施氮量下1-2m深度土壤硝态氮平均含量将达到11.8mg/kg，淋溶严重。

根据图3拟合的指数方程为：

y＝0.5175e^0.1671x(r²＝0.9738)

计算1-2m土层土壤硝态氮控制在3mg/kg时，氮肥施用量为10.5kg/亩。根据上述图1获得的肥效反应方程，计算该施氮量对应的小麦产量为458.1kg/亩。该产量为小麦最大产量的82.6％，较最大产量低17.4％，而化肥用量减少43.9％。同时1-2m深度土壤硝态氮低74.6％。

以上分析得到的该区小麦合理施氮量为10.5kg/亩,1-2m土体硝态氮平均含量为3mg/kg，实现的小麦产量为458.1kg/亩。

2、农户施肥情况评价：

在小麦收获后，对农户麦田进行土壤硝态氮测定，测定结果小麦收获后0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm、100-120cm、120-140cm、140-160cm、160-180cm、180-200cm土层土壤硝态氮含量分别为12.5mg/kg、10.5mg/kg、8mg/kg、7.3mg/kg、7.2mg/kg、8.5mg/kg、9.5mg/kg、10.7mg/kg、10mg/kg、10.2mg/kg。1-2m土层平均土壤硝态氮为9.8mg/kg。

图4是将农户麦田测定的土壤硝态氮数值与试验控制条件下不同氮肥施用量下土壤硝态氮结果一起作图，可清楚看出农户土壤硝态氮含量位置处于12kg/亩和18kg/亩氮肥用量之间。

将农户测定的1-2m土层平均土壤硝态氮9.8mg/kg即y＝9.8，带入施氮量与1-2m土层硝态氮关系方程y＝0.5175e^0.1671x，

得到x值为17.6kg，即农户实际施氮量为17.6kg/亩，较合理施氮量10.5kg/亩多7.1kg/亩，多施40.3％。将x＝17.6kg/亩带入施氮量-产量方程，即

y＝-1.4131x²+52.991x+57.531

得到该施氮量下实现的小麦产量为552.5kg/亩。较环境安全合理施氮量下产量高94.4kg/亩，高17.1％。

农户1-2m土层硝态氮较安全硝态氮水平高6.8mg/kg，高出2.3倍。

因此，要实现地下水不污染，环境安全农户的小麦施氮量应较目前用量降低7.1kg/亩，降到该用量小麦产量降低17.1％，淋洗到主要根系层以下的土壤硝态氮将降低2.3倍。