植物营养学第16章施肥的基本原理和方法

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1、施肥的基本原理和方法施肥的基本原理和方法 一、施肥的基本原理 1、养分归还学说(theory of nutrient returns) 2、最小养分律 (law of the minimum) 3、报酬递减律 3 3、报酬递减律、报酬递减律 最早在19世纪初期由Anderson & Turgot 提出：“在其他经济技术条件一定的情况 下，随着投入的增加，每单位投入所获 得的单位报酬是递减的。” 20世纪初，德国土壤化学家Mitscherlich通过燕麦施用磷 肥的砂培试验，得出了与报酬递减率相似的结论。 02004006008001000 100 200 300 400 500 600 籽棉产

2、值（英磅/英亩） a b c d e abcde 每英亩施肥量（磅） 棉花在不同肥料投入下的报酬递减趋势 报酬递减率 l l 不同施肥量对作物生长的影响不同施肥量对作物生长的影响 v 报酬递减律只反映在其他经济技术条件相对 稳定的情况下，某一限制因子（或最小养分） 投入（施肥）和产出（产量）的关系。 v 充分认识报酬递减律，避免施肥的盲目性， 提高肥料利用律，发挥肥料的最大经济效益。 二、植物营养诊断二、植物营养诊断 （一）形态诊断 1.外观形态诊断 2.显微形态诊断 （二）生理或生物化学诊断 1.酶学诊断 2.其他诊断方法 （三）肥料探测 （四）植物元素分析诊断 （五）土壤元素分析诊断 营养

3、元素过剩症状 外形形态诊断的注意事项：外形形态诊断的注意事项： 1.植物的可见症状，可能不只涉及一种营养元素（复合症状 ） 2.同一元素的缺乏或过剩，不同种类、不同品种的植物所 表现症状及程度并不完全一致甚至可能相差很大。 3.养分是否缺乏，有时是相对的。 4.同一症状可能由不同的原因造成，并不是仅仅由于养分 缺乏。 5.气候等多种因素对养分供应有显著影响。 6.根据可见症状来改善植物营养状态往往已经迟了。 因此，外观形态诊断虽然是一种有效的简便方法， 但有很大的局限性。 丰缺指标与诊断方法：临界值法 三、施肥量的确定三、施肥量的确定 1.定性的丰缺指标法 根据校验研究所确定的“高”、“中”、

4、“低”等指标等级确 定相应的施肥量。 v一般在“低”级时，施入的养分量是作物需要量的2倍 v在“中”级时，施肥量与作物需肥量相等 v在“高”级时，一般不施肥 此法简便易行，但比较粗糙。一般只适用于确定磷、钾和微 量元素肥料的施用量。 土壤氮素快 速测试仪 植物氮素快速 测试仪 追肥用量(kg N/ha) 北京市冬小麦植株诊断追肥推荐 植株硝酸盐测定值 (mg/L) 高 较高 中较低 低 极低 0 18 3875 110 147 500 750 1000 1250 1500 2. 2.目标产量法目标产量法 也叫养分平衡法。 依据所种植作物可能达到的产量水平需要吸收 的养分量、土壤能提供的养分数量

5、以及栽培措 施、环境条件等确定施用肥料的种类(包括有机 肥和化肥)和施用剂量，也叫“产前定肥”。 (1)作物计划产量所需养分量 计划产量所需养分总量 计划产量作物单位产量吸收养分量 第一步：计划产量指标的确定 经验法 ：用当地前3年作物的平均产量为基础，增 加1020以后的产量作为计划产量指标。 第二步：根据作物单位产量所需养分量，计算出计划 产量所需各种养分的总量。 A.无肥区产量法 无肥区作物产量 土壤供肥量(kg) - 形成l00kg经济产量所需养分量- 100 l 例: 无肥区小麦产量为200kg，则土壤供氮量为20010036(kg) 。 (2)土壤所供给的养分量 B.土壤养分换算法

6、： 根据实际测定的土壤全量养分或速效养分值，按其养分 利用系数直接换算成土壤供给养分量。 每亩耕层土按150000kg计，若其速效养分含量为 1 ugg -1，那么1亩地耕层土含有该速效养分为： 1 150000 - 0.15(kg) 1000000 0.15可看作一个常数，称为土壤养分的“换算系数”。例 如测得耕层土壤速效氮为90 ugg -1，则该农田亩含速效 氮为：900.15=13.5kg。 校正系数也称土壤测定养分的利用系数 。 按土壤养分换算法得： 土壤供肥量(kg亩)土壤养分测得值ugg -1 0.15校正系数 作物实际吸收量 校正系数校正系数= 土壤测定含有量 空白田产量作物单

7、位养分吸收量 = 养分测定值（ppm）0.15 土壤养分校正系数 土壤肥力综合指标 (公斤) 200250300350400450 水田 全氮矿化率(%) _2.93.84.75.76.6 校正系数(%) _2632394653 旱田 全氮矿化率(%) 3.04.65.35.96.67.3 校正系数(%) 354147535864 例:不同土壤肥力全氮矿化率和校正系数对照表 (3)肥料利用率 指当季作物从所施肥料中吸收利用的养分数量 占肥料中该养分总量的百分数。 (4)计划施肥量的估算 根据上述，现可得平衡计算肥料施用量的完整 公式： 例：某农户麦田前3年平均产量为365kg/亩，该地块无N对

8、照 区小麦产量为150kg/亩，现有碳铵和猪圈肥，试估算实现 小麦计划产量，每亩约需施用多少猪圈肥和碳铵？（实现 100kg小麦子粒需纯N3kg。N素需要量的2/3用猪圈肥作基 肥施用，1/3用碳铵做追肥施用。优质猪圈肥含N0.5%，当 季利用率25%；碳铵含N17%，当季利用率30%。） 解：计划产量=365*（1+10%）=401.5kg400kg U=400*3/100=12kg NS=150*3/100=4.5kg UNS=124.5=7.5kg 应施用猪圈肥（基肥）：（7.5*2/3）/（0.5%*25%）=4000kg 应施用碳铵（追肥）：（7.5*1/3）/（17%*30%）=4

9、9kg 磷、钾肥施用量依次类推。 估算实例：某农户小麦丰产田，土测碱解氮为70 ugg -1，利用系数50，前三年平均小麦产量为350kg，问 目标产量定为多少合适?亩施若干有机肥和化学氮肥? 保持土壤肥力不下降的有机肥最低用量：应该是施入土壤的 有机肥残留的氮素与土壤供给当季作物的氮素量相等的有机 肥用量。按优质猪圈肥含氮0.5，肥料中氮利用率为25 计，则需最低施用猪圈肥的数量为： 3. 3.肥料效应函数法肥料效应函数法 肥料效应函数：反映施肥量与产量间数量关系的数学表 达式。 v单因素的肥料试验结果可以用一元二次肥料效应方程拟 合：Y=a+bX+cX2，式中：Y为作物产量，X为肥料 施用

10、量，a、b、c为系数。 v二因素肥料试验结果可用二元二次肥料效应方程来拟合 ：Y=b0+b1X+b2X2+b3Z+b4Z2+b5XZ，式中 ：Y为作物产量，X为第一种肥料用量，Z为第二种肥料 用量,XZ为两种肥料的交互效应，b0.b5为系数. v三因素： l 肥料增产效应的经济分析是探讨施肥成本与施肥利润 之间的关系及其变化，以找出经济最佳施肥点，确定 经济最佳施肥量,获得最好收益。 肥料增产效应的经济分析 常用的几个基本概念： 总产量(total productivity): 在施肥实践中 ，就是各个不同施肥水平下所获得的产品总量 。以TP表示。 平均产量(average productiv

11、ity): 是指单位肥料投入所 取得的产量，以AP表示。若以x代表投入的肥料用量， 则平均产量的计算公式为： TP AP = - x 边际产量(marginal productivity): 在连续增加肥料用 量的情况下，每增加一单位肥料后所引起的总产量的 增减额，以MP表示。若以x代表肥料增量，y代表 产量的相应增量，则平均边际产量的计算公式为： y MP = - x 若 Py = 产品价格，Px = 肥料价格， 则： x Px = 边际成本； y Py = 边际产值 边际产值 - 边际成本 = 边际利润。 肥料效应的三个阶段 在第二阶段内，边际产量递减，当连续增施肥料(x)时 ，增产量(y

12、)递减，即： y1 y2 yn - - - x1 x2 xn 经济最佳施肥点的确定 如果以Px代表肥料价格，Py代表产品价格，则随着施肥 量的递增，肥料的经济效益一般可依次出现下述变化： a y(Py)x(Px) 即,边际产值 边际成本 b y(Py) x(Px) 即,边际产值 边际成本 c y(Py) x(Px) 即，边际产值 边际成本 a 阶段: 增施肥料都能增加收益，虽然边际产值(增施单 位量肥料的产值)随肥料用量的增加而递减，但仍大于 边际成本(增施单位量肥料的成本)。 b 阶段: 边际产值与边际成本相等，此时边际利润等于 零，单位面积的施肥利润最大。 c 阶段: 边际产值小于边际成本

13、，边际利润等于负数， 单位面积的施肥利润开始下降。 肥料用量应以b阶段为经济最佳点 低于此点，单位面积施肥利润相对较低，超过此限， 既使能少许增加产量，但施肥利润反而减少。 在b阶段时， y(Py) x(Px) 即： y Px dy Px - - 微分：- - x Py dx Py 合理施肥量的确定 dydy 当当 - - 等于肥料与产品的价格比时，单等于肥料与产品的价格比时，单 dxdx 位面积的施肥利润最大，此时的施肥量即位面积的施肥利润最大，此时的施肥量即经济最佳施肥量； 如一元二次方程： y = b0 + blx + b2x2 dy 当 - 等于零时，单位面积的产量最高， dx 此时的施肥量即最高产量施肥量。 y = b0 + blx + b2x2 引用夏玉米施用碳铵的效应方程为例，计算最高产量 施肥量和经济最佳施肥量: y278.5214 + 4.6005x - 0.0366x2 求该函数的一阶导数，令其等于零，可得夏玉米最高 产量施碳铵量和最高产量。 dy - = 4.600520.0366x = 0 dx x最高产量施碳铵量 = 62.85 (kg亩) y最高玉米产量 = 423.06(kg亩) 同理，对原方程求一阶导数，令其等于肥料(碳铵0.20 元kg)与产品(玉米0.30元kg)的价格比，可得经济 最佳施碳铵量和经济最佳产量。