本发明涉及科学施肥技术领域，特别涉及一种新疆棉花磷肥推荐施肥方法。
背景技术：
磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一，它以多种方式参与植物体内各种生物化学过程，对促进植物的生长发育和新陈代谢起着非常重要的作用（丁玉川等，2005）。棉花在整个生长时期都需要磷，其中出苗后10天至25天的苗期和开花结铃期是磷的临界期，合理施用磷肥能够增加棉花产量，有利于提高棉纤维品质（李青军等，2018；张旺峰等，1998）。由于磷在土壤中的扩散系数小，移动慢，磷肥的当季利用率一般仅为10%至25%，施入土壤中的磷肥大部分以不同形态的磷酸盐形式残留于土壤（王利等，2006），导致大量未被作物吸收的磷素被土壤固定而累积于土壤（张炎等，2005），一方面是对有限的磷矿资源的浪费，另一方面也增加了环境风险。磷是新疆棉田土壤的养分限制因子（张炎等，2005），在生产中人们为提高棉花产量，大量施用磷肥，未被吸收利用的磷素在土壤内积累，磷肥当季利用率不断下降（张炎等，2006；王平等，2005）。因此，依据棉花生长发育的需磷规律，合理施用磷肥，在提高棉花的产量和品质同时，提高磷肥利用率，对实现新疆棉花产业的可持续发展具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明提供了一种新疆棉花磷肥推荐施肥方法，是基于棉花施磷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、棉花磷养分吸收、目标产量、磷产量反应、上季磷养分残效等指标，结合最佳养分管理原则，同时考虑了磷养分的平衡施用，经过模拟计算最终给出棉花合理的推荐施磷量与施用方法，从而更科学的指导棉花磷肥施用，提高磷肥利用率，降低磷肥的施用对环境的负面影响，具有较好的经济效益和环境效益。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种新疆棉花磷肥推荐施肥方法，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（在新疆南疆地区开展验证试验233个，新疆北疆地区开展验证试验78个，使用本发明的磷肥推荐施肥方法较农民习惯施肥增产10%）；
(2)确定磷的产量反应：所谓磷的产量反应就是氮磷钾供应充足的处理与氮钾供应充足但不施用磷的处理产量差；
(a)如果棉花磷的产量反应已知，则直接进行下述步骤(3)的求解；
(b)如果棉花磷的产量反应未知，先确定土壤养分等级，再根据不同土壤养分等级对应的磷产量反应系数确定磷的产量反应，不同土壤养分等级对应的磷产量反应系数：低肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的磷产量反应系数为0.337，新疆北疆地区的磷产量反应系数为0.304；中肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的磷产量反应系数为0.230，新疆北疆地区的磷产量反应系数为0.182；高肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的磷产量反应系数为0.151，新疆北疆地区的磷产量反应系数为0.109。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磷产量反应；
(3)确定上一季磷养分残效：上季作物土壤磷养分残留是指上季作物投入磷肥后，没有被作物籽粒和秸秆带走的养分。由于新疆石灰性土壤对上季未被利用磷的固定能力较强，棉田磷养分残效考虑了棉田土壤磷养分平衡，上季土壤磷养分残留的10%对本季有效，根据公式：上一季磷养分残效（kgp2o5/ha）=（上季作物有机肥和化肥中的磷养分投入量-上季作物磷养分移走量）×0.1，如果上一季磷养分残效小于0，则按照0计算；
(4)确定施磷量：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上一季磷养分残效)。
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，如果棉花磷的产量反应未知，但是已知该棉田的土壤养分测试数据，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磷产量反应系数；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。
上述当土壤的速效磷≥15mg/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；当土壤的速效磷≥15mg/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；当土壤的速效磷≤10mg/kg、有机质含量≥20g/kg时，土壤的养分等级为中肥力棉田土壤。即当速效磷≥15mg/kg时，将有机质测试值的“低”、“中”等级升级为“中”、“高”等级；当速效磷≤10mg/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，如果棉花磷产量反应未知，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。
上述步骤(3)中，上季作物磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季作物籽粒磷养分移走量+上季作物秸秆磷养分移走量；上季作物籽粒磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×riep×hip×2.292；上季作物秸秆磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×riep×(1-hip)×(1-还田比例)×2.292。
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；上季作物秸秆移走时，还田比例按10%计算；还田，按照实际还田比例计算；上季作物秸秆全部还田，还田比例按90%计算。
上述棉花：riep=6.1,hip=0.64。
上述上季作物甜菜磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×1.5×2.292；上季作物西瓜磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×1.8×2.292。
上述磷肥施用量确定后，具体基追比和施肥次数如下：磷肥分2次施用，70%基肥；30%在苗期随水追施水溶性好的磷酸一铵。
上述基肥选用三料磷肥或磷酸二铵。
本发明结合目标产量、土壤基础养分供应、磷产量反应和上季磷残效等指标，考虑了磷养分的平衡施用，从而更科学的指导棉花磷肥施用，提高磷肥利用率，降低磷肥的施用对环境的负面影响，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。下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：该一种新疆棉花磷肥推荐施肥方法，按下述方法进行：
(1)确定目标产量：目标产量＝往年或上一年已获得产量×1.1；
(2)确定磷的产量反应：磷的产量反应就是氮磷钾供应充足的处理与氮钾供应充足但是磷不施用的处理产量差；
(a)如果棉花磷的产量反应已知，则直接进行下述步骤(3)的求解；
(b)如果棉花磷的产量反应未知，先确定土壤养分等级，再根据不同土壤养分等级对应的磷产量反应系数确定磷的产量反应。不同土壤养分等级的磷产量反应系数：低肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的磷产量反应系数为0.337，新疆北疆地区的磷产量反应系数为0.304；中肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的磷产量反应系数为0.230，新疆北疆地区的磷产量反应系数为0.182；高肥力棉田土壤对应的新疆南疆地区的磷产量反应系数为0.151，新疆北疆地区的磷产量反应系数为0.109；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磷产量反应；
(3)确定上一季磷养分残效：上季作物土壤磷养分残留是指上季作物的磷肥投入后，没有被上季作物秸秆和籽粒带走的磷养分。由于新疆石灰性土壤对上季未被利用磷的固定能力较强，棉田磷养分残效考虑了棉田土壤磷养分平衡，上季土壤磷养分残留的10%对本季有效，根据公式：
上一季磷养分残效（kgp2o5/ha）=（上季作物有机肥和化肥中的磷养分投入量-上季作物磷养分移走量）×0.1，如果上一季磷养分残效小于0，则按照0计算；
(4)确定施磷量：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上一季磷养分残效)。
本发明是利用quefts（（quantitativeevaluationofthefertilityoftropicalsoils））模型，对1996年至2019年新疆7个地区21个植棉县的61个棉花品种田间试验的产量和养分吸收数据共3228组进行校正和模拟，获得棉花最佳养分需求曲线；同时结合目标产量、土壤基础养分供应（土壤养分等级）、磷产量反应和上季磷残效等指标，考虑了磷养分的平衡施用，从而更科学的指导棉花磷肥施用，提高磷肥利用率，降低磷肥的施用对环境的影响。
本发明所述方法步骤（1）中，目标产量（t/ha）＝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而得，其中在新疆南疆地区试验数为233，新疆北疆地区试验次数为78。
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，如果棉花磷的产量反应未知，但是已知该棉田的土壤养分测试数据，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磷产量反应系数确定磷产量反应；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：
当土壤的速效磷≥15mg/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；当土壤的速效磷≥15mg/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；当土壤的速效磷≤10mg/kg、有机质含量≥20g/kg时，土壤的养分等级为中肥力棉田土壤。即当速效磷≥15mg/kg时，将有机质测试值的“低”、“中”等级升级为“中”、“高”等级；当速效磷≤10mg/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，如果棉花磷产量反应未知，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，上季作物有机肥和化肥中的磷养分投入量按照实际调查数据获取，上季作物磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季作物籽粒磷养分移走量+上季作物秸秆磷养分移走量；上季作物籽粒磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×riep×hip×2.292；上季作物秸秆磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×riep×(1-hip)×(1-还田比例)×2.292。
实施例6：作为上述实施例5的优化，不同秸秆还田方式的计算：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；上季作物秸秆移走时，还田比例按10%计算；还田，按照实际还田比例计算；上季作物秸秆全部还田，还田比例按90%计算。
实施例7：作为上述实施例5的优化，棉花：riep=6.1,hip=0.64。
实施例8：与实施例7的不同之处在于，上季作物甜菜磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×1.5×2.292；上季作物西瓜磷养分移走量（kgp2o5/ha）=上季产量×1.8×2.292。
实施例9：作为上述实施例的优化，磷肥施用量确定后，具体基追比和施肥次数如下：磷肥分2次施用，70%基肥，30%在苗期随水追施水溶性好的磷酸一铵。
实施例10：作为上述实施例9的优化，基肥选用三料磷肥（重过磷酸钙）或磷酸二铵。
本发明所述一种新疆棉花磷肥推荐施肥方法的应用实施例如下：
应用实施例1（北疆已知磷产量反应）
一种种植在新疆北疆地区的新星棉5号的上一年籽棉产量为5.5t/ha，去年化肥磷肥投入172.5kg/ha，上季棉花秸秆全部还田，磷产量反应为0.55t/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。上季棉花磷养分移走量（kgp2o5/ha）=5.5×6.1×0.64×2.292+5.5×6.1×（1-0.64）×（1-0.9）×2.292=51.98kg/ha，所以上季磷残效（kgp2o5/ha）=（172.5-51.98）×0.1=12.05kg/ha，根据公式：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上季磷养分残效)=45.74kg/ha。按照70%基肥磷酸二铵；30%在苗期随水追施磷酸一铵，最终得到籽棉产量为6.086t/ha。
应用实施例2（北疆磷产量反应未知，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，去年化肥磷肥投入120kg/ha，磷产量反应未知，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磷产量反应系数为0.182，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=5.5t/ha。磷产量反应＝目标产量×磷产量反应系数＝5.5×0.182＝1.001t/ha。上季作物甜菜产量66.3t/ha。上季甜菜磷残效（kgp2o5/ha）=（120-66.3×1.5×2.292）×0.1=-10.79kg/ha，计为0，根据公式：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上季磷养分残效)=80.5kg/ha。按照70%基肥磷酸二铵；30%在苗期随水追施磷酸一铵，最终得到籽棉产量为5.504t/ha。
应用实施例3（南疆磷产量反应未知，也无土壤测试）
一种种植在新疆南疆地区的新陆早75号的去年籽棉产量为6.5t/ha，去年化肥磷肥投入180kg/ha，上季棉花秸秆全部还田，磷产量反应未知，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磷产量反应系数为0.230，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6.5×1.1=7.15t/ha。磷产量反应＝目标产量×磷产量反应系数＝7.15×0.230＝1.644t/ha。上季作物为棉花，秸秆全部还田。上季棉花磷养分移走量（kgp2o5/ha）=6.5×6.1×0.64×2.292+6.5×6.1×（1-0.64）×（1-0.9）×2.292=61.42kg/ha，所以上季磷养分残效（kgp2o5/ha）=（180-61.42）×0.1=11.85kg/ha，根据公式：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上季磷养分残效)=112.04kg/ha。按照70%基肥磷酸二铵；30%在苗期随水追施磷酸一铵，最终得到籽棉产量为7.247t/ha。
应用实施例4（北疆磷产量反应未知，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，去年化肥磷投入为180kg/ha，磷产量反应未知，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级，得出中肥力土壤对应的磷产量反应系数为0.182，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。磷产量反应＝目标产量×磷产量反应系数＝6.38×0.182＝1.161t/ha。上季作物西瓜产量75t/ha。上季西瓜磷残效（kgp2o5/ha）=（180-75×1.8×2.292）×0.1=-12.9kg/ha，计为0，根据公式：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上季磷养分残效)=93.44kg/ha。按照70%基肥磷酸二铵；30%在苗期随水追施磷酸一铵，最终得到籽棉产量为6.451t/ha。
应用实施例5（南疆已知磷产量反应）
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，去年化肥磷投入为150kg/ha，磷产量反应0.72/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＝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=6.49/ha。上季作物为棉花，秸秆全部还田。上季棉花磷养分移走量（kgp2o5/ha）=5.9×6.1×0.64×2.292+5.9×6.1×（1-0.64）×（1-0.9）×2.292=55.76kg/ha，所以上季磷残效（kgp2o5/ha）=（150-55.76）×0.1=9.42kg/ha，根据公式：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上季磷养分残效)=59.85kg/ha。按照70%基肥磷酸二铵；30%在苗期随水追施磷酸一铵，最终得到籽棉产量为6.748t/ha。
应用实施例6（北疆已知磷产量反应）
一种种植在新疆北疆地区的新陆早57号的去年籽棉产量为5.6t/ha，去年磷肥投入100kg/ha，磷产量反应0.3t/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5.6×1.1=6.16/ha。上季作物为棉花，秸秆全部还田。上季棉花磷养分移走量（kgp2o5/ha）=5.6×6.1×0.64×2.292+5.6×6.1×（1-0.64）×（1-0.9）×2.292=52.92kg/ha，所以上季磷残效（kgp2o5/ha）=（100-52.92）×0.1=4.70kg/ha，根据公式：施磷量（fp,kgp2o5/ha）=磷产量反应×55.92+(目标产量×4.47-上季磷养分残效)=39.61kg/ha。按照70%基肥磷酸二铵；30%在苗期随水追施磷酸一铵，最终得到籽棉产量为6.159t/h。
由上述应用实施例可知，按照本发明所述一种新疆棉花磷肥推荐施肥方法指导棉花磷肥施用，不仅提高磷肥利用率，降低磷肥损失，而且与农民习惯施肥可获得棉花产量相比，使用本发明所述施肥方法所获得的棉花产量明显提高。
本发明方法采用quefts模型分析最佳养分吸收，除了考虑土壤养分供应，还考虑了土壤以外的其他来源养分，如沉降、灌水等环境带入养分，时效性强，在有无土壤测试的条件下均可使用，充分考虑了棉花土壤本身的养分供应，能更合理地为农民推荐磷肥的施用量，提高磷肥利用率。本发明施肥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肥料推荐，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。