本发明涉及一种大葱养分精准管理方法，属于农业栽培的技术领域。
背景技术
大葱具有较高的营养价值(含大蒜素、二烯丙基硫醚、烟酸、硬脂酸、维生素等)和医疗价值(可治疗头痛发热、胃痛、消化不良，疮疡肿瘤、赤白痢、小儿虚闭、降低胃癌等)，是人们日常生活中一种很普遍的香料调味品，在烹调中占有重要的角色。不仅是国内重要的周年均衡供应蔬菜，亦是出口创汇的重要蔬菜之一。中国是大葱栽培的主要国家,从黄河流域到东北各地都有栽培，常年栽培面积1500万亩以上，大葱种植也成为许多地方的支柱产业。
大葱生长具有较强的适应性，对土壤条件要求不高，但因其根系较小,吸收力弱,良好生长发育需氮磷钾平衡施肥，在目前大葱种植中,盲目施肥、单一施肥、过量施肥的不合理用肥问题普遍存在，导致大量的肥料流失、浪费，增加了成本。
江丽华调查发现，在山东省章丘大葱生产中氮肥(以n计)用量高达600kg/hm2,磷肥高达300kg/hm2(以p2o5计),而钾肥的投入只有100kg/hm2(以k2o计)左右【江丽华,刘兆辉,张文君,等.氮素对大葱产量影响和氮素供应目标值的研究[j].植物营养与肥料学
报,2007,13(5):890-896】。
张玉凤研究也发现当地农民在大葱生产上习惯采用15-15-15的复合肥，整个种植季氮(以n计)磷(以p2o5计)钾(以k2o计)用量均为276kg/hm2的情况较为普遍【张玉凤,董亮,李彦,等.控释bb肥对大葱生长和养分吸收规律的影响[j].华北农学报,2010,25(s1):230-235】。
通过以上可见，现在大葱生产上养分投入粗放，缺少科学的指导方法，这在一定程度上限制了大葱产量的进一步提高，降低了大葱的主要商品性状。同时肥料的过量投入会导致肥料利用率低，多余的养分流失到环境中，造成肥料浪费和环境污染。
管理好土壤养分，合理进行施肥，是关系到我国农业可持续发展的重大技术问题。土壤养分的状况直接影响种植物的产量和质量。因此，研究土壤养分状况，针对农产品生产需求给出合理的施肥建议，是推进我国精准农业实施的前提和基础。
随着时代的发展，社会的进步，生态文明建设越来越受到人们的重视，农业生产上养分精准投入、提高养分利用率成为共识，因此，针对目前大葱种植中盲目施肥、单一施肥、过量施肥的不合理用肥问题，亟需一种养分精准管理技术。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种大葱养分精准管理方法。通过结合种植地块地力高低、大葱目标产量、养分产量反应和农学效率等指标，以养分协同优化的原则，经过大量田间试验数据模拟计算出大葱生产的合理养分供应量及供应方式。该养分管理方法适合当前的大葱种植模式，实现了大葱生产上养分精准管理，减少了肥料投入量，提高种植效益，减少环境污染。
术语说明：
产量反应：是施用某种养分的产量与不施用该养分的产量之差，如施氮处理和不施氮处理的产量差，即为施用氮肥的产量反应。
本发明的技术方案如下：
一种大葱养分精准管理方法，包括步骤如下：
1)大葱产量反应系数的确定：大葱在不同基础养分供应水平的土壤上的产量反应系数如下：
2)目标产量的确定：根据当地以往大葱产量情况，确定种植地块的目标产量；
3)产量反应的确定：产量反应(t/ha)＝产量反应系数×目标产量(t/ha)；
4)根据目标产量、产量反应、农学效率计算得到大葱最佳养分量；
5)根据土壤养分供应等级和大葱最佳养分量确定出施肥管理方法。
根据本发明优选的，步骤1)中，所述土壤基础养分供应等级分为高中低3级，其等级根据土壤特性、有机肥施用历史确定：
土壤氮养分供应等级依据土壤特性判断如下：
低：砂土(不考虑土壤颜色)或微红/微黄的壤土或粘土；
中：灰色/褐色的壤土或粘土；
高：有机质含量高，并呈黑色的壤土或粘土；
所述的有机质含量高指土壤有机质含量>15g/kg；如果施用过大量的有机肥，则养分供应等级提高一个级别；
土壤磷、钾养分供应等级依据土壤中该养分含量判断如下：
低：低的土壤p或k含量；
中：中等的土壤p或k含量；
高：高的土壤p或k含量；
磷、钾养分含量分级如下：p<20mg/kg为低，20～50mg/kg为中，>50mg/kg为高；k<100mg/kg为低，100～200mg/kg为中，>200mg/kg为高；
如果没有土壤磷钾测试结果，则土壤磷、钾养分供应等级以土壤氮养分供应等级为依据进行计算。
上述施用过大量的有机肥是指：每季施2t/ha或更多的家禽粪便达到3年以上。
本发明的产量反应系数的计算依据山东省农业科学院农业资源与环境所、中国农业科学院农业资源与区划研究所、北京市农林科学院农业科技信息研究所，天津市农业资源与环境研究所等单位在全国各地开展的多年多点试验数据以及公开文献中收集到的大葱产量和养分吸收数据，应用回归分析模拟建立我国主要大葱种植区产量和养分吸收之间的关系，计算分析养分最大积累边界和最大稀释边界，获得养分内在效率及养分最佳吸收曲线，最终计算出大葱的产量反应系数，分别建立养分需求量与养分产量反应及农学效率的关系方程，是经过大量无数次试验积累得到的。
根据本发明优选的，步骤2)中，当地以往大葱产量情况为在非生物逆境胁迫的土壤过去3-5年的平均产量，所述目标产量在当地以往大葱产量基础上增加5-15％。
最为优选的，所述目标产量在当地以往大葱产量基础上增加10％。
根据本发明优选的，步骤4)中，大葱最佳养分量指大葱最佳氮磷钾养分需求量。
根据本发明优选的，步骤4)中，氮养分用量根据氮养分产量反应和氮养分农学效率确定，具体如下：
施氮量(kgn/ha)＝氮产量反应(t/ha)/氮农学效率(kg/kg)×1000；
其中，氮产量反应(t/ha)＝目标产量(t/ha)×氮产量反应系数；
氮农学效率(kg/kg)＝-0.167×【氮产量反应(t/ha)】2+7.9802×【氮产量反应(t/ha)】-7.0807。
根据本发明优选的，步骤4)中，施磷量根据维持土壤磷素平衡计算，具体如下：
施磷量(kgp2o5/ha)＝产量反应需磷量(kgp2o5/ha)+基础产量吸磷量(kgp2o5/ha)-定植葱苗带入磷量(kgp2o5/ha)；
其中，产量反应需磷量(kgp2o5/ha)＝磷产量反应(t/ha)×0.269÷0.092×2.29；磷产量反应(t/ha)＝目标产量(t/ha)×磷产量反应系数。
基础产量吸磷量(kgp2o5/ha)＝【目标产量(t/ha)-产量反应(t/ha)】×0.269×2.29。
定植葱苗带入磷量(kgp2o5/ha)＝葱苗单株重(g/株)×公顷株数(株/ha)×10-6×0.33×2.29。
根据本发明优选的，步骤4)中，施钾量根据维持土壤钾素平衡计算，具体如下：
施钾量(kgk2o/ha)＝产量反应需钾量(kgk2o/ha)+基础产量吸钾量(kgk2o/ha)-定植葱苗带入钾量(kgk2o/ha)；
其中，产量反应需钾量(kgk2o/ha)＝钾产量反应(t/ha)×1.708÷0.163×1.2046；钾产量反应(t/ha)＝目标产量(t/ha)×钾产量反应系数。
基础产量吸钾量(kgk2o/ha)＝【目标产量(t/ha)-产量反应(t/ha)】×1.708×1.2046。
定植葱苗带入钾量(kgk2o/ha)＝葱苗单株重(g/株)×公顷株数(株/ha)×10-6×1.69×1.2046。
根据本发明优选的，步骤5)中，根据土壤养分供应等级和大葱最佳养分量确定出施肥管理方法具体如下：
(1)依据种植地块土壤基础养分供应等级，氮磷钾养按如下分3-5次施用；
(2)根据氮磷钾养分量和所选用肥料的氮磷钾养分含量，计算所选用肥料的实物量；如果施用有机肥，按照有机肥施氮量不超过总施氮量30％控制用量，全部用做底肥施用，如果底肥中氮磷钾养分不足，则不足部分由化肥养分补充；如果底肥中氮磷钾养分超量，则超量部分从后期追肥时按比例减少；
(3)基肥的施用方式为开好葱苗定植沟后，肥料撒施沟底，与表土拌匀；追肥施肥方式为距离大葱种植行10cm左右开沟撒施，结合培土进行。
根据本发明优选的，上述(1)中，分3次施用为：6月下旬施基肥，8月中旬第一次追肥，9月中旬第二次追肥；
分4次施用为：6月下旬施基肥，8月上旬第一次追肥，8月下旬第二次追肥，9月中下旬第三次追肥；
分5次施用为：6月下旬施基肥，8月上旬第一次追肥，8月中下旬第二次追肥，9月中上旬第三次追肥，9月下旬第四次追肥。
本发明的优势在于：
1、本发明依据全国各地大量大葱数据模拟得到的大葱养分需求规律，参数中包含了我国广泛的大葱生产条件信息，具有普遍的指导意义。
2、本发明根据大葱目标产量精确计算养分投入量，并根据生产条件对养分管理方法进行细化，可实现大葱生产上养分精准管理，避免养分投入及施用不当。
3、本发明与农民习惯施肥、测土配方施肥相比，省时、省力，可操作性强。适合我国当前以小农户为主体的经营模式，能够做到针对具体地块提出专门配方，更为科学、合理。
4、田间验证试验证明，采用本发明进行大葱生产上养分管理，提高了大葱的产量和品质，增加了农民的收入，达到了增产增效的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种大葱养分精准管理方法，包括步骤如下：
1)大葱产量反应系数的确定：大葱在不同基础养分供应水平的土壤上的产量反应系数如下：
土壤基础养分供应等级分为高中低3级，其等级根据土壤特性、有机肥施用历史确定。
土壤氮养分供应等级依据土壤特性判断如下：
低：砂土(不考虑土壤颜色)或微红/微黄的壤土或粘土；
中：灰色/褐色的壤土或粘土；
高：有机质含量高，并呈黑色的壤土或粘土；
所述的有机质含量高指土壤有机质含量>15g/kg；如果施用过大量的有机肥(每季施2t/ha或更多的家禽粪便达到3年以上)，则养分供应等级提高一个级别；
土壤磷、钾养分供应等级依据土壤中该养分含量判断如下：
低：低的土壤p或k含量；
中：中等的土壤p或k含量；
高：高的土壤p或k含量；
磷、钾养分含量分级如下：p<20mg/kg为低，20～50mg/kg为中，>50mg/kg为高；k<100mg/kg为低，100～200mg/kg为中，>200mg/kg为高；
如果没有土壤磷钾测试结果，则土壤磷、钾养分供应等级以土壤氮养分供应等级为依据进行计算。
2)目标产量的确定：根据当地以往大葱产量情况，确定种植地块的目标产量；
当地以往大葱产量情况为在非生物逆境胁迫的土壤过去3-5年的平均产量，所述目标产量在当地以往大葱产量基础上增加10％。
3)产量反应的确定：产量反应(t/ha)＝产量反应系数×目标产量(t/ha)；
4)根据目标产量、产量反应、农学效率计算得到大葱最佳氮磷钾养分量；
氮养分用量根据氮养分产量反应和氮养分农学效率确定，具体如下：
施氮量(kgn/ha)＝氮产量反应(t/ha)/氮农学效率(kg/kg)×1000；
其中，氮产量反应(t/ha)＝目标产量(t/ha)×氮产量反应系数
氮农学效率(kg/kg)＝-0.167×【氮产量反应(t/ha)】2+7.9802×【氮产量反应(t/ha)】-7.0807。
施磷量根据维持土壤磷素平衡计算，具体如下：
施磷量(kgp2o5/ha)＝产量反应需磷量(kgp2o5/ha)+基础产量吸磷量(kgp2o5/ha)-定植葱苗带入磷量(kgp2o5/ha)；
其中，产量反应需磷量(kgp2o5/ha)＝磷产量反应(t/ha)×0.269÷0.092×2.29；磷产量反应(t/ha)＝目标产量(t/ha)×磷产量反应系数。
基础产量吸磷量(kgp2o5/ha)＝【目标产量(t/ha)-产量反应(t/ha)】×0.269×2.29。
定植葱苗带入磷量(kgp2o5/ha)＝葱苗单株重(g/株)×公顷株数(株/ha)×10-6×0.33×2.29。
施钾量根据维持土壤钾素平衡计算，具体如下：
施钾量(kgk2o/ha)＝产量反应需钾量(kgk2o/ha)+基础产量吸钾量(kgk2o/ha)-定植葱苗带入钾量(kgk2o/ha)；
其中，产量反应需钾量(kgk2o/ha)＝钾产量反应(t/ha)×1.708÷0.163×1.2046；钾产量反应(t/ha)＝目标产量(t/ha)×钾产量反应系数。
基础产量吸钾量(kgk2o/ha)＝【目标产量(t/ha)-产量反应(t/ha)】×1.708×1.2046。
定植葱苗带入钾量(kgk2o/ha)＝葱苗单株重(g/株)×公顷株数(株/ha)×10-6×1.69×1.2046。
5)根据土壤养分供应等级和大葱最佳养分量确定出施肥管理方法。
实验例1：大田试验验证
试验于2017年6-11月在山东省济南市章丘区枣园镇进行，试验地点位于庆元村和万新村。大葱种植前对每个试验站点地块种植情况进行调查，根据调查结果确定目标产量和土壤基础养分供应水平等级，通过本发明实施例1的大葱养分精准管理方法(ne)计算出产量反应和氮磷钾养分用量(见表1)，同时设置当地测土配方施肥(opts)和农民习惯(fp)处理作为对照。共3个处理，小区面积100m2以上，不设重复，各施肥处理方案如下表1所示：
表1ne、opts和fp处理施肥方案
与农民习惯施肥和测土配方施肥方案相比，本发明的大葱养分精准管理方法综合考虑了土壤肥力、上季作物施肥残效及目标产量养分需求等各方面因素，针对不同地块进行了养分配比优化；从平均值看，相比农民习惯施肥氮肥用量减少了13.9％，磷肥用量平均有所增加，钾肥用量基本一致。本发明的大葱养分精准管理方法与当地测土配方推荐施肥相比，钾肥用量基本保持一致，氮肥略有减少，磷肥钾肥用量均有所增加。
大葱收获后对各个处理进行单独计产测算，结果见表2所示：
表2ne、opts和fp处理大葱产量比较
本发明的大葱养分精准管理方法处理大葱产量为76000～975000kg/ha，平均值为79167kg/ha；当地测土配方推荐施肥处理大葱产量为59000～92500kg/ha，平均值为74833kg/ha；农民习惯施肥处理大葱产量为56000～860000kg/ha，平均值为70833kg/ha。其中，本发明的大葱养分精准管理方法处理在3个地块上均表现出较农民习惯施肥和测土配方推荐施肥处理有增产效果，相比农民习惯施肥产量平均增幅为11.2％；相比测土配方推荐施肥产量平均增幅为6.0％，增产效果均较为明显。
根据当地大葱种植季肥料市场销售价格和收获季大葱收购价格计算各处理大葱种植经济效益(按n＝3.7元/kg,p2o5＝3.2元/kg，k2o＝5.2元/kg,大葱＝2.0元/kg计算，纯收入＝大葱销售收入-肥料成本投入)，结果见表3。
表3ne、opts和fp处理大葱种植效益比较
本发明的大葱养分精准管理方法处理纯收入在12.6～19.2万元/ha，平均为15.6万元/ha；当地测土配方推荐施肥处理纯收入在11.5～18.3万元/ha，平均为14.7万元/ha；fp处理纯收入在10.9～17.0万元/ha，平均13.9万元/ha。本发明的大葱养分精准管理方法处理相对农民习惯施肥和当地测土配方推荐施肥处理表现出收入增加，增收幅度分别平均为1.7万元/ha和0.8万元/ha,增收效果明显。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。