本发明涉及科学施肥技术领域，是一种新疆棉花钾肥推荐施肥方法。
背景技术：
钾不仅是作物生长发育不可缺少的营养元素之一，而且是影响作物品质的重要因子。棉花作为一种纤维作物，钾是影响其生长发育和纤维品质的重要因素。新疆绿洲土壤因其特有的成土母质和成土过程，通常土壤含钾量较高。近30年来，新疆加快了优质高效特色农业的发展，棉花等优势农作物在新疆大面积连年种植，对土壤钾的消耗日趋严重，加之氮、磷化肥施用量的迅速增加，有机肥施用量逐年下降，生产中钾肥用量少，新疆农田土壤中氮磷钾的比例已发生较大变化，土壤钾养分含量已经明显的下降（张炎，2006）。钾养分亏缺现象越来越严重，施用钾肥对棉花的增产效果和改善品质的作用也越来越明显（侯宗贤，1998，张炎，2008，2012），钾养分已成为新疆绿洲土壤养分的限制或潜在限制因子（张炎，2005），影响了新疆棉花产业的可持续发展。因此需加强棉花钾养分管理，寻求适宜的钾肥施肥量，通过棉花钾肥的优化管理，显著提高钾肥利用效率，增加棉花产量，改善棉纤维品质。
技术实现要素：
本发明提供了一种新疆棉花钾肥推荐施肥方法，是基于棉花钾产量反应的施肥方法，在于通过前期大量田间试验获得的土壤基础养分供应、棉花钾养分吸收、目标产量、钾产量反应、上季钾养分残效等指标，结合最佳养分管理原则，同时考虑了钾养分的平衡施用，经过模拟计算最终给出棉花合理的推荐施钾量与施用方法，从而更科学的指导棉花钾肥施用，提高钾肥利用率，具有较好的经济效益。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种新疆棉花钾肥推荐施肥方法，按下述方法进行：
(1)确定目标产量：目标产量（t/ha）＝往年或上一年已获得产量×1.1；
(2)确定钾的产量反应：钾的产量反应就是氮磷钾供应充足的处理与氮磷供应充足但不施用钾的处理产量差；
(a)如果棉花钾的产量反应已知，则直接进行下述步骤(3)的求解；
(b)如果棉花钾的产量反应未知，先确定土壤养分等级，再根据不同土壤养分等级对应的钾产量反应系数确定钾产量反应，不同土壤养分等级对应的钾产量反应系数：低肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的钾产量反应系数为0.216，新疆北疆地区的钾产量反应系数为0.275；中肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的钾产量反应系数为0.115，新疆北疆地区的钾产量反应系数为0.147；高肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的钾产量反应系数为0.077，新疆北疆地区的钾产量反应系数为0.080；然后根据步骤(1)中的目标产量，由公式：产量反应＝目标产量×产量反应系数来确定产量反应；
(3)确定上一季钾养分残效：上季作物土壤钾养分残留是指上季作物投入钾肥后，没有被作物籽粒和秸秆带走的养分。棉田钾养分残效考虑了棉田土壤钾养分平衡，上季作物土壤钾养分残留的80%对本季有效，根据公式：上一季钾养分残效（kgk2o/ha）=（上季作物有机肥和化肥中的钾肥投入量-上季作物钾养分移走量）×0.8，如果上一季钾养分残效小于0，则按照0计算；
(4)确定施钾量：施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上一季钾养分残效)。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述步骤(2)的(b)中，如果棉花钾的产量反应未知，但是已知该棉田的土壤测试数据，则根据以下土壤测试数据确定土壤养分等级，再根据土壤养分等级确定钾产量反应系数；同时满足以下条件的为低肥力棉田土壤：有机质含量≤15g/kg，速效氮含量≤60mg/kg，速效磷含量≤10mg/kg，速效钾含量≤140mg/kg；同时满足以下条件的为中肥力棉田土壤：有机质含量为15g/kg至20g/kg，速效氮含量为60mg/kg至80mg/kg，速效磷含量为10mg/kg至15mg/kg，速效钾含量为140mg/kg至260mg/kg；同时满足以下条件的为高肥力棉田土壤：有机质含量≥20g/kg，速效氮含量≥80mg/kg，速效磷含量≥15mg/kg，速效钾含量≥260mg/kg。
上述当土壤的速效钾≥260mg/kg、有机质含量≤15g/kg时，该土壤的养分等级为中肥力棉田土壤；当土壤的速效钾≥260mg/kg、有机质含量为15g/kg至20g/kg时，该土壤的养分等级为高肥力棉田土壤；当土壤的速效钾≤140mg/kg、有机质含量≥20g/kg时，土壤的养分等级为中肥力棉田土壤。即当速效钾≥260mg/kg时，将有机质测试值的“低”、“中”等级升级为“中”、“高”等级；当速效钾≤140mg/kg时，则将有机质测试值的“高”等级降级为“中”等级。
上述步骤(2)的(b)中，如果棉花钾产量反应未知，且无土壤测试数据，则根据以下条件确定土壤养分等级：
满足以下条件的为低肥力棉田土壤：砂土或微黄的粘土或壤土；
满足以下条件的为中肥力棉田土壤：有机质中等的灰色或褐色粘土或壤土；
满足以下条件的为高肥力棉田土壤：有机质含量高并呈黑色的粘土或壤土。
上述步骤(3)中，上季钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季作物籽粒钾养分移走量+上季作物秸秆钾养分移走量；上季作物籽粒钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季产量×riek×hik×1.205；上季作物秸秆钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季产量×riek×(1-hik)×(1-还田比例)×1.205。
上述不同秸秆还田方式的计算：上季作物秸秆焚烧时，还田比例按90%计算；或/和，上季作物秸秆移走时，还田比例按10%计算；或/和，还田，按照实际还田比例计算；或/和，上季作物秸秆全部还田，还田比例按90%计算。
上述棉花riek为29.6，hik为0.235。
上述上季西瓜钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季西瓜产量×2.9×1.205；上季甜菜钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季甜菜产量×6×1.205。
上述钾肥施用量确定后，如果钾肥用量≥60kgk2o/ha，分2次施用，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施；如果钾肥用量<60kgk2o/ha，花铃期随水施肥。
本发明所述一种新疆棉花钾肥推荐施肥方法结合目标产量、土壤基础养分供应、钾产量反应和上季钾残效等指标，考虑了钾养分的平衡施用，从而更科学的指导棉花钾肥施用，提高钾肥利用率，降低钾肥损失，而且与农民习惯施肥可获得棉花产量效益相比，使用本发明所述施肥方法所获得的棉花产量效益显著提高。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：该一种新疆棉花钾肥推荐施肥方法，按下述方法进行：
(1)确定目标产量：目标产量（t/ha）＝往年或上一年已获得产量×1.1；
(2)确定钾的产量反应：
(a)如果棉花钾的产量反应已知，则直接进行下述步骤(3)的求解。钾的产量反应就是氮磷钾供应充足的处理与氮磷供应充足但是不施用钾的处理产量差；
(b)如果棉花钾的产量反应未知，先确定土壤养分等级，再根据不同土壤养分等级对应的钾产量反应系数确定钾产量反应，不同土壤养分等级对应的钾产量反应系数：低肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的钾产量反应系数为0.216，新疆北疆地区的钾产量反应系数为0.275；中肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的钾产量反应系数为0.115，新疆北疆地区的钾产量反应系数为0.147；高肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的钾产量反应系数为0.077，新疆北疆地区的钾产量反应系数为0.080；然后根据步骤(1)中的目标产量，由公式：产量反应＝目标产量×产量反应系数来确定产量反应；
(3)确定上一季钾养分残效：上季作物土壤钾养分残留是指上季作物投入钾肥后，没有作物被籽粒和秸秆带走的养分。棉田钾养分残效考虑了棉田土壤钾养分平衡，上季作物土壤钾养分残留的80%对本季有效，根据公式：上一季钾养分残效（kgk2o/ha）=（上季作物有机肥和化肥中的钾肥投入量-上季作物钾养分移走量）×0.8，如果上一季钾养分残效小于0，则按照0计算；
(4)确定施钾量：施钾量主要根据钾产量反应、作物移走量和上季钾养分残效三部分来考虑。施钾量除了考虑归还100%的籽粒移走量以外，还需考虑部分秸秆移走的归还。
施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上一季钾养分残效)。
本发明所述方法利用quefts（quantitativeevaluationofthefertilityoftropicalsoils）模型对1996年至2019新疆7个地区21个植棉县的61个棉花品种,共3272个田间试验的产量和钾养分吸收数据进行校正和模拟，获得棉花最佳钾养分需求曲线；同时结合目标产量、土壤基础养分供应（土壤养分等级）、钾产量反应和上季钾残效等指标，考虑了钾养分的平衡施用，从而更科学的指导新疆棉花钾肥施用，有效提高棉花钾肥利用率和植棉效益。
本发明所述方法步骤（1）中，目标产量＝往年或上一年已获得产量×1.1，该系数1.1是通过前期大量田间验证试验的结果，即在新疆南疆地区试验次数n=233，新疆北疆地区试验次数n=78而得。
所述往年或上一年已获得产量可以是农民在往年或上一年习惯施肥获得的棉花产量，与农民在往年或上一年习惯施肥获得的棉花产量相比，使用本发明所述方法获得的棉花产量在新疆南疆地区提高9.2%以上，新疆北疆地区提高9.8%以上。
实施例2：作为上述实施例的优化，步骤(2)的(b)中，如果棉花钾的产量反应未知，但是已知该棉田的土壤测试数据，则根据以下土壤测试数据确定土壤养分等级，再根据土壤养分等级对应的钾产量反应系数确定钾产量反应。同时满足以下条件的为低肥力棉田土壤：有机质含量≤15g/kg，速效氮含量≤60mg/kg，速效磷含量≤10mg/kg，速效钾含量≤140mg/kg；同时满足以下条件的为中肥力棉田土壤：有机质含量为15g/kg至20g/kg，速效氮含量为60mg/kg至80mg/kg，速效磷含量为10mg/kg至15mg/kg，速效钾含量为140mg/kg至260mg/kg；同时满足以下条件的为高肥力棉田土壤：有机质含量≥20g/kg，速效氮含量≥80mg/kg，速效磷含量≥15mg/kg，速效钾含量≥260mg/kg。
实施例3：与实施例2不同，当土壤的测试数据不满足实施例2所述土壤养分等级划分条件时，可通过下述条件确定土壤养分等级：
当土壤的速效钾≥260mg/kg、有机质含量≤15g/kg时，该土壤的养分等级为中肥力棉田土壤；当土壤的速效钾≥260mg/kg、有机质含量为15g/kg至20g/kg时，该土壤的养分等级为高肥力棉田土壤；当土壤的速效钾≤140mg/kg、有机质含量≥20g/kg时，土壤的养分等级为中肥力棉田土壤。即当速效钾≥260mg/kg时，将有机质测试值的“低”、“中”等级升级为“中”、“高”等级；当速效钾≤140mg/kg时，则将有机质测试值的“高”等级降级为“中”等级。
实施例4：作为上述实施例的优化，步骤(2)的(b)中，如果棉花钾产量反应未知，且无土壤测试数据，则根据土以下条件确定土壤养分等级：
满足以下条件的为低肥力棉田土壤：砂土或微黄的粘土或壤土；
满足以下条件的为中肥力棉田土壤：有机质中等并呈灰色或褐色的粘土或壤土；
满足以下条件的为高肥力棉田土壤：有机质含量高并呈黑色的粘土或壤土。
实施例5：作为上述实施例的优化，步骤(3)中，上季钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季作物籽粒钾养分移走量+上季作物秸秆钾养分移走量；上季作物籽粒钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季产量×riek×hik×1.205；上季作物秸秆钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季产量×riek×(1-hik)×(1-还田比例)×1.205。
不同秸秆还田方式的计算：上季作物秸秆焚烧时，还田比例按90%计算；或/和，上季作物秸秆移走时，还田比例按10%计算；或/和，还田，按照实际还田比例计算；或/和，上季作物秸秆全部还田，还田比例按90%计算。
棉花：riek为29.6，hik为0.235。；上季西瓜钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季西瓜产量×2.9×1.205；上季甜菜钾养分移走量（kgk2o/ha）=上季甜菜产量×6×1.205。
实施例6：作为上述实施例的优化，钾肥施用量确定后，如果钾肥用量≥60kgk2o/ha，分2次施用，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施；如果钾肥用量<60kgk2o/ha，花铃期随水施肥。
本发明所述新疆棉花钾肥施肥方法的应用实施例如下：
应用实施例1（北疆已知钾产量反应）
一种种植在新疆北疆地区的新星棉5号的去年籽棉产量为5.5t/ha，去年化肥钾肥投入75kg/ha，上季棉花秸秆全部还田，钾产量反应为0.4t/ha，那么今年的目标产量＝5.5×1.1＝6.05t/ha。上季作物为棉花，秸秆全部还田。上季棉花钾养分移走量（kgk2o/ha）=5.5×29.6×0.235×1.205+5.5×29.6×（1-0.235）×（1-0.9）×1.205=61.11kg/ha，所以上季钾残效（kgk2o/ha）=（75-61.11）×0.8=11.11kg/ha，根据公式：施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上季钾养分残效）=79.89kg/ha。钾肥分2次全部追施，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施，最终得到籽棉产量为6.086t/ha。
应用实施例2（北疆钾产量反应未知，也无土壤测试）
一种种植在新疆北疆地区的新陆早48号的往年平均籽棉产量为5t/ha，上季作物为甜菜，去年化肥钾肥投入172kg/ha，钾产量反应未知，也无土壤测试。通过观察土壤的表面性状，棉田土壤质地为壤质，土壤颜色为灰色，根据土壤养分供应等级的估算可以确定该棉田的土壤养分等级为中肥力棉田土壤，中肥力棉田土壤对应的钾产量反应系数为0.147，根据公式：目标产量＝农民往年已获得产量×1.1得出今年的目标产量为5×1.1=5.5tkg/ha。钾产量反应＝目标产量×钾产量反应系数＝5.5×0.147＝0.8085t/ha。上季作物甜菜产量66.3t/ha。上季甜菜钾残效（kgk2o/ha）=（172-66.3×6×1.205）×0.8=-245.88kg/ha，计为0，根据公式：施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上季钾养分残效）=109.17kg/ha。钾肥分2次全部追施，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施，最终得到籽棉产量为5.504t/ha。
应用实施例3（南疆钾产量反应未知，也无土壤测试）
一种种植在新疆南疆地区的新陆早75号的上一年籽棉产量为6.5t/ha，去年化肥钾肥投入90kg/ha，上季棉花秸秆全部还田，钾产量反应未知，也无土壤测试。通过观察土壤的表面性状，棉田土壤质地为壤质，土壤颜色为灰色，根据土壤养分供应等级的估算可以确定该棉田的土壤养分等级为为中肥力棉田土壤，中肥力棉田土壤对应的钾产量反应系数为0.115，根据公式：目标产量＝农民上一年已获得产量×1.1得出今年的目标产量为6.5×1.1=7.15t/ha。钾产量反应＝目标产量×钾产量反应系数＝7.150×0.115＝0.822t/ha。上季作物为棉花，秸秆全部还田。上季棉花钾养分移走量（kgk2o/ha）=6.5×29.6×0.235×1.205+6.5×29.6×（1-0.235）×（1-0.9）×1.205=72.22kg/ha，所以上季钾残效（kgk2o/ha）=（90-72.22）×0.8=14.22kg/ha，根据公式：施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上季钾养分残效）=114.1kg/ha。钾肥分2次全部追施，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施，最终得到籽棉产量为7.247t/ha。
应用实施例4（北疆产量钾反应未知，但有土壤测试结果）
一种种植在新疆北疆地区的新陆早57号的往年平均籽棉产量为5.8t/ha，上季作物为西瓜，去年化肥钾投入为150kg/ha，钾产量反应未知，但是之前做过土壤测试，测试结果为：有机质11.3g/kg，速效氮58.4mg/kg，有效磷24.4mg/kg，速效钾229mg/kg。根据土壤测试氮磷钾临界值指标可以确定该棉田土壤地力等级属于中肥力棉田土壤，中肥力棉田土壤对应的钾产量反应系数为0.147，根据公式：目标产量＝农民可获得产量×1.1得出今年的目标产量为5.8×1.1=6.38t/ha。钾产量反应＝目标产量×钾产量反应系数＝6.380×0.147＝0.938t/ha。上季作物西瓜产量75t/ha。上季西瓜钾残效（kgk2o/ha）=（150-75×2.9×1.205）×0.8=-89.67kg/ha，计为0，根据公式：施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上季钾养分残效）=126.64kg/ha。钾肥分2次全部追施，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施，最终得到籽棉产量为6.451t/ha。
应用实施例5（南疆已知钾产量反应）
一种种植在新疆南疆地区的新陆早65号的去年籽棉产量为5.9t/ha，去年钾肥投入为120kg/ha，钾产量反应0.7t/ha，目标产量＝农民上一年获得产量×1.1得出今年的目标产量为：目标产量＝5.9×1.1=6.49t/ha。上季作物为棉花，秸秆全部还田。上季棉花钾养分移走量（kgk2o/ha）=5.9×29.6×0.235×1.205+5.9×29.6×（1-0.235）×（1-0.9）×1.205=65.55kg/ha，所以上季钾残效（kgk2o/ha）=（120-65.55）×0.8=43.56kg/ha，根据公式：施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上季钾养分残效）=70.16kg/ha。钾肥分2次全部追施，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施，最终得到籽棉产量为6.748t/ha。
应用实施例6（北疆已知钾产量反应）
一种种植在新疆北疆地区的新陆早65号的去年籽棉产量为5.9t/ha，去年钾肥投入30kg/ha，钾产量反应0.45t/ha，根据公式：目标产量＝农民上一年获得产量×1.1得出今年的目标产量为5.9×1.1=6.49t/ha。上季作物为棉花，秸秆全部还田。上季棉花钾养分移走量（kgk2o/ha）=5.9×29.6×0.235×1.205+5.9×29.6×（1-0.235）×（1-0.9）×1.205=65.55kg/ha，所以上季钾残效（kgk2o/ha）=（30-65.55）×0.8=-28.44kg/ha，计为0。根据公式：施钾量（fk,kgk2o/ha）=钾产量反应×59.45+(目标产量×8.382+目标产量×(1-还田比例)×27.286-上季钾养分残效）=98.86kg/ha。钾肥分2次全部追施，50%在蕾期随水追施，50%在铃期随水追施，最终得到籽棉产量为6.887t/ha。
由上述应用实施例可知，按照本发明所述一种新疆棉花钾肥推荐施肥方法指导棉花钾肥施用，不仅提高钾肥利用率，降低钾肥损失，而且与农民习惯施肥棉花产量效益相比，使用本发明所述施肥方法所获得的棉花产量效益显著提高。
本发明所述方法采用quefts模型分析最佳养分吸收，考虑土壤养分供应，在有无土壤测试的条件下均可使用，充分考虑了棉田土壤本身的养分供应，能更合理地为农民推荐钾肥的施用量，提高钾肥利用率；本发明所述方法不仅适合我区以小农户为主体的经营模式，而且能够实现区域尺度的钾肥推荐，是实现棉花增产增效和提高其比较优势的重要途径。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。