一种作物钾肥的施用方法与流程

本发明涉及农业领域，具体地，涉及一种作物钾肥的施用方法。
背景技术：
：钾素是植物体内多种酶的催化剂，能促进作物光合作用和蛋白质合成，不仅可促进作物根系生长，也有利于提高作物的抗旱、抗寒能力。施用钾肥是保证粮食增产、高产、稳产的一种重要农艺措施。我国作为肥料资源强度约束型国家，肥料矿产资源特别是钾资源匮乏，形势不容乐观，人均钾矿资源仅为世界平均水平的7％。据估计，按目前的开采速度15年内钾矿资源将被耗竭，肥料资源危机迫在眉睫。钾肥不合理施用造成肥料资源浪费，养分利用率低下，也容易引起环境污染，据统计我国作物钾肥利用率为21.2％-35.9％，平均仅为31.3％。对农田作物进行适宜的钾肥用量的施用不仅可促进我国钾肥资源的高效利用，也可保证作物稳产高产。目前，对作物钾肥施用量的计算方法主要有土壤养分分区法、目标产量法(土壤养分矫正系数法和地力差减法)、肥料效应函数法、养分丰缺指标法等。土壤养分分区法仅适宜于生产水平差异小、基础均一的地区，依赖于经验较多，造成区域间、甚至分区间的变异性增加；土壤养分矫正系数法和地力差减法受各养分的耦合作用和田间等诸多因素影响，准确度受影响，技术难度大，而且周期长、因素较多、过程复杂，获取难度大等缺点。肥料效应函数法则受市场肥料价格、作物价格和所选定的边际报酬率的直接影响。因此，有必要发明一种保证土壤钾素长期平衡，维持作物高产稳产，保护生态环境的作物钾肥施用方法。技术实现要素：本发明的目的是提供一种作物钾肥的施用方法，该方法操作性强，容易掌握，推广应用简便，仅需要进行土壤有效钾素的测定就能实现土壤钾素平衡。为了实现上述目的，本发明提供一种作物钾肥的施用方法，该方法包括：在作物的一个生长周期内，对农田进行钾肥的施用，其特征在于，所述农田单位面积的钾肥施用量其中，所述Corpout为所述农田单位面积的作物收获所带出农田的钾的质量，所述Envin为从环境进入单位面积农田的钾的质量，所述Ratout为所述单位面积农田钾的损失率，所述α为钾肥施用矫正系数，所述α＝标准速效钾含量/农田土壤速效钾含量。优选地，所述Corpout＝Yieout+Strout，其中，Yieout为所述农田单位面积的作物收获经济产量所带出的钾的质量，Strout为所述单位面积农田秸秆含钾的质量，所述经济产量指农田中收获物的产量，所述收获物包括籽粒、块茎和皮棉中的至少一种。优选地，所述Corpout＝Uptout-Retin，其中，Uptout为所述单位面积农田的作物吸收的总的钾的质量，Retin为所述单位面积农田的秸秆还田的钾的质量。优选地，所述Yieout＝Yield×Nutyie，所述Strout＝Straw×Nutstr，其中，Yield为所述单位面积农田的作物的经济产量，Nutyie为所述单位面积农田形成每1kg的所述收获物中的钾的质量，Straw为所述单位面积农田的秸秆产量，Nutstr为所述单位面积农田形成每1kg的秸秆中的钾的质量。优选地，所述Uptout＝Yield×Nutneed，所述Retin＝Straw×Ratstr×Nutstr，其中，Yield为所述单位面积农田的作物的经济产量，Nutneed为所述单位面积农田形成每1kg作物经济产量需要的钾的质量，Straw为所述单位面积农田的秸秆产量，Ratstr为所述单位面积农田的秸秆还田率，Nutstr为所述单位面积农田形成每1kg秸秆中的钾的质量。优选地，所述Envin为0-40kg/hm2。优选地，所述Ratout为0-25％。优选地，所述作物为选自小麦、玉米、水稻、马铃薯和棉花中的至少一种。通过上述技术方案，本发明根据土壤地力来确定农田作物适宜钾肥用量，可实现简单、快速、准确的定量化钾肥的施用。本发明方法所推荐的农田作物施钾量既补充了在作物生长期间的钾吸收量，也补足了作物生长期间土壤的钾损失量，从而保持土壤的钾平衡，维持土壤持续供应钾的能力，保证作物高产、稳产，同时成本节约，可操作性强，利于推广应用。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例1中钾肥施用量与华东冬小麦产量关系曲线图。图2为本发明实施例1中钾肥施用量与黄土高原冬小麦产量关系曲线图。图3为本发明实施例2中钾肥施用量与东北春播玉米产量关系曲线图。图4为本发明实施例2中钾肥施用量与黄淮海平原夏播玉米产量关系曲线图。图5为本发明实施例3中钾肥施用量与江南丘陵平原双单季稻区晚稻产量关系曲线图。图6为本发明实施例3中钾肥施用量与江南丘陵平原双单季稻区早稻产量关系曲线图。具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。本发明提供一种作物钾肥的施用方法，该方法包括：在作物的一个生长周期内，对农田进行钾肥的施用，其特征在于，所述农田单位面积的钾肥施用量其中，所述Corpout为所述农田单位面积的作物收获所带出农田的钾的质量，所述Envin为从环境进入单位面积农田的钾的质量，所述Ratout为所述单位面积农田钾的损失率，所述α为钾肥施用矫正系数，所述α＝标准速效钾含量/农田土壤速效钾含量。根据本发明，所述作物的生长周期是指某一作物从播种到收割所用的时间，就某些地区而言，同一种作物一年可播种多次，因此，所述作物的生长周期可以不以年为限制，此为本领域技术人员所共知。作物的施肥方法可以根据不同作物的需肥规律，在生长周期内的适宜时间，选取适宜的方法进行肥料的施用，例如可以在翻耕前施入基肥、拔节期施入追肥等，此为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。所述单位面积的钾肥施用量(Fert)为在作物的一个生长周期内对单位面积的作物施用钾肥的总的质量。根据本发明，所述速效钾亦称有效钾，指土壤中可以直接迅速被吸收利用的钾，主要包括土壤溶液中游离的钾离子和土壤胶体上吸附的交换性钾，后者占90％以上。其含量因受施肥、基质、气候条件等影响，变化很大，可以从1mg/kg到800mg/kg。速效钾的含量由北向南逐步减少，有明显的地带性特征。测定土壤中速效钾含量一般采用乙酸铵溶液为浸提剂，使铵离子与土壤胶体表面的钾离子进行交换，并与水溶性钾离子一起进入溶液，浸出液中的钾可以直接用火焰光度测定。此外，还可以采用硝酸钠溶液作浸提剂，浸出液中的钾离子与四苯硼钠反应生成白色沉淀，根据溶液的浑浊度，利用比浊法测定钾的含量。本领域技术人员在面对测定土壤中速效钾含量时可选 取适宜的方法，本发明并不因此而受到限制。土壤的供钾潜力决定于成土母质、风化条件和耕作措施等。我国土壤的供钾潜力虽然差别很大，但也具有明显的地带性分布规律。供钾潜力低的土壤主要分布于长江以南地区，特别是华南地区分布广泛，这主要是由于此地区气温高、雨量大，土壤风化程度高、淋溶强烈，造成一些富含钾的原生矿物分解殆尽。这类土壤是我国地带性土壤中钾素水平最低的土壤，加之此地区农业集约化程度高，土壤钾素消耗大，因此是我国首先出现作物缺钾症状和最早施用钾肥的地区，目前也是钾肥高效区。西北地区的黄土、黑垆土，华北的潮土、褐土等由于土壤风化和淋溶较弱，砂粒富含长石、云母，粘粒富含水云母，粘粒矿物以固钾能力较强的蛭石、蒙脱石等为主，因此土壤所吸持的钾离子较多，是我国供钾潜力最高的土壤。“国家土壤肥力与肥料效益长期监测基地网”的长期肥料试验研究表明，一般南方土壤(重庆紫色土、湖南红壤和浙江水稻土)连续3-5年不施用钾肥，作物产量将受明显影响；在北京褐潮土、河南潮土上，连续10年左右不施钾肥可保证作物产量没有明显下降，但10年后作物明显减产；东北黑土连续10-15年不施钾肥，可保证作物不减产，但之后应补充钾肥；在土壤富钾的新疆灰漠土和陕西黄土上，可连续15年以上不施钾肥作物不减产。但是，虽然作物产量没有明显降低，各地区农田钾素表观平衡为负值，钾素亏空较多。钾素的支出大于投入，其亏缺部分显然依靠土壤自身循环，由土壤提供，即依靠土壤钾素来维持一定的产量，因而农田土壤钾素的收支状况，将反映在土壤钾素肥力水平的消长上。为维持与提高土壤钾素持续能力，使作物获得高产稳产，也应充分注意土壤钾素的平衡问题。但是，如北方地区土壤含钾量较高，土壤供钾潜力高，土壤所蕴藏的丰富钾素资源要充分利用，不能仅仅为了钾素投入和产出的平衡而大量施用钾肥。因此，根据当地土壤的供钾能力，以土壤速效钾含量为参照进行农田钾肥施用的矫正后再进行钾肥的施用既可以充分利 用土壤钾素，维持与提高土壤钾素持续供应能力，又可以保持作物高产稳产；所述钾肥施用矫正系数α＝标准速效钾含量/农田土壤速效钾含量。其中，根据不同作物对钾素的需求规律及当地农田土壤的实际情况，所述标准速效钾含量可以为80-120mg/kg。根据本发明，所述农田单位面积的作物收获所带出农田的钾的质量(Corpout)可以包括农田单位面积的作物收获经济产量所带出的钾的质量(Yieout)和单位面积农田秸秆含钾的质量(Strout)，即Corpout＝Yieout+Strout；所述经济产量指农田中收获物的产量，所述收获物可以包括籽粒、块茎和皮棉中的至少一种。根据本发明，所述农田单位面积的作物收获经济产量所带出的钾的质量(Yieout)可以根据单位面积农田的作物的经济产量(Yield)中形成每1kg的收获物中的钾的质量(Nutyie)求得，即Yieout＝Yield×Nutyie；所述Strout可以根据单位面积农田的秸秆产量(Straw)中形成每1kg的秸秆中的钾的质量(Nutstr)求得，即Strout＝Straw×Nutstr。根据本发明，所述农田单位面积的作物收获所带出农田的钾的质量(Corpout)也可以为所述单位面积农田的作物吸收的总的钾的质量(Uptout)与所述单位面积农田的秸秆还田的钾的质量(Retin)之差，即Corpout＝Uptout-Retin。根据本发明，所述单位面积农田的作物吸收的总的钾的质量(Uptout)可以根据单位面积农田的作物的经济产量(Yield)中形成每1kg作物经济产量需要的钾的质量(Nutneed)，即Uptout＝Yield×Nutneed。所述单位面积农田的秸秆还田的钾的质量(Retin)可以根据单位面积农田的秸秆产量(Straw)中单位面积农田形成每1kg秸秆中的钾的质量(Nutstr)与单位面积农田的秸秆还田率(Ratstr)之积计算，即Retin＝Straw×Ratstr×Nutstr。大田试验研究表明，钾素多集中在作物的秸秆中，如我国1636个小麦 田间试验样点数据发现，小麦钾素收获指数为0.01-0.52，平均约为0.21；我国2917个春玉米和夏玉米田间试验样点数据得出，玉米钾素收获指数为0.03-0.79，平均约为0.23；本课题组根据根据全国544个水稻样点数据搜集的结果表明，水稻钾素收获指数在0.03-0.60，平均约为0.16。其中，钾素收获指数为籽粒钾积累总量/植株钾素积累总量。因此，我国小麦、玉米、水稻籽粒吸钾量分别仅占作物地上部分吸钾总量的21％、23％和16％，相反79％、77％和84％的钾累积在小麦、玉米和水稻的秸秆中。因此，秸秆还田对土壤中钾的含量影响明显。根据本发明，所述从环境进入单位面积农田的钾的质量(Envin)可以包括通过干/湿沉降输入农田的钾的质量。干沉降指大气降尘直接下落在土表带入的钾的质量，湿沉降指大气中包括总悬浮颗粒所含的钾随着降水进入土壤-作物系统的量。通过干/湿沉降输入农田的钾含量较低，优选地，所述从环境进入单位面积农田的钾的质量(Envin)可以为0-40kg/hm2。根据本发明，钾可通过径流和/或淋溶损失，但除一些有机土、地下水位较高的砂质土壤或过量施肥导致土壤处于富钾状态的土壤外，淋溶水中钾的浓度较低，随径流损失是农田土壤钾损失的途径。钾损失的载体主要是泥沙，受降雨强度影响大，降雨强，钾损失显著增加，而施肥方式对钾和钾损失量影响不大。钾肥的当季利用率很低，一般仅占当季施肥量的7.3％～20.1％，绝大部分残留在土壤中，残留土壤中的肥料愈多，土壤速效钾库容量愈大，土壤供钾能力也越强。残留土壤中的钾后季作物可继续利用。钾的累积利用率可超85％以上。因此，单位面积农田钾的损失率(Ratout)可以为0-25％。根据本发明的方法，可以对大部分作物进行钾肥的施用，例如，所述作物可以为选自小麦、玉米、水稻、马铃薯和棉花中的至少一种。下面通过实施例进一步说明本发明。实施例1：本实施例以华东冬小麦和黄土高原冬小麦为例，根据当地的环境条件和发表的大田试验数据统计，华东冬小麦和黄土高原冬小麦目标产量分别为5914kg/hm2和5614kg/hm2，100kg籽粒的需钾量分别为2.38kg和2.63kg。华东冬小麦和黄土高原冬小麦调查的秸秆产量分别为6219kg/hm2和7121kg/hm2。秸秆还田率均为100％。100kg秸秆中的钾的质量分别为1.53kg和1.71kg。华东冬小麦和黄土高原冬小麦地区速效钾含量为64.35mg/kg和167.09mg/kg，以土壤速效钾100mg/kg为基准，则华东冬小麦和黄土高原冬小麦地区的钾肥施用矫正系数分别为1.55和0.60。从环境进入单位面积农田的钾的质量以及钾的损失率忽略不计。则根据公式：计算钾肥推荐施用量：华东冬小麦钾肥施用量Fert＝1.55×(5914×2.38/100-6219×100％×1.53/100)＝70.7kg/hm2黄土高原冬小麦钾肥施用量Fert＝0.60×(5614×2.63/100-7121×100％×1.71/100)＝15.5kg/hm2即华东冬小麦和黄土高原冬小麦的钾肥适宜施用量分别为70.7kg/hm2和15.5kg/hm2。测试实施例1以安徽无为县(华东冬小麦地区)一具体地块为例，选取10块试验田，每块试验田面积为0.1hm2，进行冬小麦的耕种，按照表1所列施肥量分别对10块试验田施用钾肥。此外根据冬小麦的生长情况对10块试验田进行磷肥 和氮肥的施用，磷肥和氮肥的施用量分别为150kg/hm2和225kg/hm2。240天后进行冬小麦的收获，记录冬小麦的产量，绘制钾肥施用量与华东冬小麦产量关系曲线图(如图1)。小麦收获后进行土壤速效钾含量的测定。表1试验田编号钾肥施用量(kg/hm2)华东冬小麦产量(kg/hm2)110282722035533304036440451955049986605425770588288059089905913101005910以陕西长武县(黄土高原冬小麦地区)一具体地块为例，选取10块试验田，每块试验田面积为0.1hm2，进行冬小麦的耕种，按照表2所列施肥量分别对10块试验田施用钾肥。此外根据冬小麦的生长情况对10块试验田进行磷肥和氮肥的施用，磷肥和氮肥的施用量分别为150kg/hm2和225kg/hm2。240天后进行冬小麦的收获，记录冬小麦的产量，绘制钾肥施用量与黄土高原冬小麦产量关系曲线图(如图2)。小麦收获后进行土壤速效钾含量的测定。表2试验田编号钾肥施用量(kg/hm2)黄土高原冬小麦产量(kg/hm2)1228622433863638724843075104598612497271453268165606918561310205611由表1、表2及图1、图2可以发现，随着钾肥施用量的增加，小麦产量逐渐上升，当对华东冬小麦和黄土高原冬小麦施用钾肥量分别为70kg/hm2和16kg/hm2时，小麦产量可达较大值，钾肥施用量超过此值后，小麦产量保持稳定。试验所得的适宜钾肥施用量与根据本发明的方法计算所得的钾肥施用量接近，说明本发明的方法可实现简单、快速、准确的定量化钾肥的施用，可操作性强，利于推广应用。另外，对小麦收获后两地的土壤速效钾含量进行测定，在两地所施钾肥量分别为70kg/hm2和16kg/hm2时的试验田测得土壤速效钾含量分别为66.08mg/kg和169.21mg/kg，与试验前试验田的速效钾含量基本一致，说明 采用本方法所推荐的农田作物施钾量既补充了在作物生长期间的钾吸收量，也补足了作物生长期间土壤的钾损失量，保持了土壤的钾平衡，维持土壤持续供应钾的能力，保证作物高产、稳产。实施例2：本实施例以东北春播玉米和黄淮海平原夏播玉米为例，根据当地的环境条件和发表的大田试验数据统计，东北春播玉米和黄淮海平原夏播玉米目标产量分别为9772kg/hm2和9426kg/hm2，100kg籽粒的需钾量分别为1.69kg和1.80kg。东北春播玉米和黄淮海平原夏播玉米实际调查的秸秆产量分别为9401kg/hm2和9068kg/hm2。秸秆还田率分别为36.7％和85.0％。100kg秸秆中的钾的质量分别为1.60kg和1.68kg。东北春播玉米和黄淮海平原夏播玉米地区速效钾含量为133mg/kg和104mg/kg，以土壤速效钾100mg/kg为基准，则东北春播玉米和黄淮海平原夏播玉米的钾肥施用矫正系数分别为0.75和0.96。从环境进入单位面积农田的钾的质量以及钾的损失率忽略不计。则根据公式：计算钾肥推荐施用量：东北春播玉米钾肥施用量Fert＝0.75×(9772×1.69/100-9401×36.7％×1.60/100)＝82.5kg/hm2黄淮海平原夏播玉米钾肥施用量Fert＝0.96×(9426×1.80/100-9068×85.0％×1.68/100)＝38.6kg/hm2即东北春播玉米和黄淮海平原夏播玉米的钾肥适宜施用量分别为82.5kg/hm2和38.6kg/hm2。测试实施例2以吉林公主岭(东北春播玉米地区)一具体地块为例，选取10块试验田，每块试验田面积为0.1hm2，进行春播玉米的耕种，按照表3所列施肥量分别对10块试验田施用钾肥。此外根据玉米的生长情况对10块试验田进行磷肥和氮肥的施用，磷肥和氮肥的施用量分别为150kg/hm2和225kg/hm2。130天后进行玉米的收获，记录玉米的产量，绘制钾肥施用量与东北春播玉米产量关系曲线图(如图3)。玉米收获后进行土壤速效钾含量的测定。表3试验田编号钾肥施用量(kg/hm2)东北春播玉米产量(kg/hm2)1206563230742234080564508515560896867092897809660890972691009731101109712以中国农业科学院陵县试验区(黄淮海平原夏播玉米地区)一具体地块为例，选取10块试验田，每块试验田面积为0.1hm2，进行夏播玉米的耕种，按照表4所列施肥量分别对10块试验田施用钾肥。此外根据玉米的生长情 况对10块试验田进行磷肥和氮肥的施用，磷肥和氮肥的施用量分别为150kg/hm2和225kg/hm2。100天后进行玉米的收获，记录玉米的产量，绘制钾肥施用量与黄淮海平原夏播玉米产量关系曲线图(如图4)。玉米收获后进行土壤速效钾含量的测定。表4试验田编号钾肥施用量(kg/hm2)黄淮海平原夏播玉米产量(kg/hm2)11876052228231326854843088675349152638938974294068469408950940010549409由表3、表4及图3、图4可以发现，随着钾肥施用量的增加，玉米产量逐渐上升，当对东北春播玉米和黄淮海平原夏播玉米施用钾肥量分别为80kg/hm2和38kg/hm2时，玉米产量可达较大值，钾肥施用量超过此值后，玉米产量保持稳定。试验所得的适宜钾肥施用量与根据本发明的方法所得的钾肥施用量接近，说明本发明的方法可实现简单、快速、准确的定量化钾肥的施用，可操作性强，利于推广应用。另外，对玉米收获后两地的土壤速效钾含量进行测定，在两地所施钾肥 量分别为80kg/hm2和38kg/hm2时的试验田测得土壤速效钾含量分别为136mg/kg和102mg/kg，与试验前试验田的速效钾含量基本一致，说明采用本方法所推荐的农田作物施钾量既补充了在作物生长期间的钾吸收量，也补足了作物生长期间土壤的钾损失量，保持了土壤的钾平衡，维持土壤持续供应钾的能力，保证作物高产、稳产。实施例3：本实施例以江南丘陵平原双单季稻区晚稻和早稻为例，根据当地的环境条件和发表的大田试验数据统计，江南丘陵平原双单季稻区晚稻和早稻目标产量分别为7790kg/hm2和6900kg/hm2，100kg籽粒的需钾量分别为2.66kg和2.41kg。江南丘陵平原双单季稻区晚稻和早稻调查的秸秆产量分别为7194kg/hm2和5413kg/hm2。秸秆还田率为68.7％和67.6％。100kg秸秆中的钾的质量分别为2.66kg和2.41kg。江南丘陵平原双单季稻区速效钾含量为77.0mg/kg，以土壤速效钾100mg/kg为基准，则江南丘陵平原双单季稻区钾肥施用矫正系数为1.30。从环境进入单位面积农田的钾的质量以及钾的损失率忽略不计。则根据公式：计算钾推荐施用量：江南丘陵平原双单季稻区晚稻钾肥施用量Fert＝1.30×(7790×2.66/100-7194×68.7％×2.66/100)＝98.5kg/hm2江南丘陵平原双单季稻区早稻钾肥施用量Fert＝1.30×(6900×2.41/100-5413×67.6％×2.41/100)＝101.5kg/hm2可得江南丘陵平原双单季稻区晚稻和早稻推荐钾肥适宜用量分别为 98.5kg/hm2和101.5kg/hm2。测试实施例3以江西进贤县(江南丘陵平原双单季稻区)一具体地块为例，选取10块试验田，每块试验田面积为0.1hm2，进行晚稻的耕种，按照表5所列施肥量分别对10块试验田施用钾肥。此外根据晚稻的生长情况对10块试验田进行磷肥和氮肥的施用，磷肥和氮肥的施用量分别为150kg/hm2和225kg/hm2。100天后进行晚稻的收获，记录晚稻的产量，绘制钾肥施用量与江南丘陵平原双单季稻区晚稻产量关系曲线图(如图5)。晚稻收获后进行土壤速效钾含量的测定。表5以江西进贤县(江南丘陵平原双单季稻区)一具体地块为例，选取10块试验田，每块试验田面积为0.1hm2，进行早稻的耕种，按照表6所列施肥量分别对10块试验田施用钾肥。此外根据早稻的生长情况对10块试验田进行磷肥和氮肥的施用，磷肥和氮肥的施用量分别为150kg/hm2和225kg/hm2。100天后进行早稻的收获，记录早稻的产量，绘制钾肥施用量与江南丘陵平原双单季稻区早稻产量关系曲线图(如图6)。早稻收获后进行土壤速效钾含量的测定。表6由表5、表6及图5、图6可以发现，随着钾肥施用量的增加，水稻产量逐渐上升，当对江南丘陵平原双单季稻区晚稻和早稻施用钾肥量分别为100kg/hm2和100kg/hm2时，水稻产量可达较大值，钾肥施用量超过此值后， 水稻产量保持稳定。试验所得的适宜钾肥施用量与根据本发明的方法所得的钾肥施用量接近，说明本发明的方法可实现简单、快速、准确的定量化钾肥的施用，可操作性强，利于推广应用。另外，对水稻收获后的土壤速效钾含量进行测定，在所施钾肥量为100kg/hm2的试验田测得土壤速效钾含量为77.9mg/kg，与试验前试验田的速效钾含量基本一致，说明采用本方法所推荐的农田作物施钾量既补充了在作物生长期间的钾吸收量，也补足了作物生长期间土壤的钾损失量，保持了土壤的钾平衡，维持土壤持续供应钾的能力，保证作物高产、稳产。当前第1页1 2 3