植物营养学-施肥的基本原理和方法 教育学习

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(theoryofnutrientreturns)2、最小养分律(lawoftheminimum)3、报酬递减律,1,特选课件,3、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。”,2,特选课件,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。,3,特选课件,棉花在不同肥料投入下的报酬递减趋势,报酬递减率,4,特选课件,5,特选课件,6,特选课件,7,特选课件,不同施肥量对作物生长的影响,8,特选课件,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。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。,9,特选课件,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,10,特选课件,11,特选课件,12,特选课件,营养元素过剩症状,13,特选课件,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。,14,特选课件,丰缺指标与诊断方法：临界值法,15,特选课件,16,特选课件,17,特选课件,18,特选课件,19,特选课件,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”、“低”等指标等级确定相应的施肥量。一般在“低”级时，施入的养分量是作物需要量的2倍在“中”级时，施肥量与作物需肥量相等在“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。,20,特选课件,土壤氮素快速测试仪,植物氮素快速测试仪,21,特选课件,追肥用量(kgN/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,0,18,38,75,110,147,500,750,1000,1250,1500,22,特选课件,2.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”。,23,特选课件,(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。,24,特选课件,25,特选课件,26,特选课件,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,27,特选课件,B.土壤养分换算法：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1ugg-1，那么1亩地耕层土含有该速效养分为：1150000-0.15(kg)10000000.15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90ugg-1，则该农田亩含速效氮为：900.15=13.5kg。,28,特选课件,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-10.15校正系数,29,特选课件,作物实际吸收量校正系数=土壤测定含有量空白田产量作物单位养分吸收量=养分测定值（ppm）0.15,土壤养分校正系数,例:不同土壤肥力全氮矿化率和校正系数对照表,30,特选课件,(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。,31,特选课件,32,特选课件,(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：,33,特选课件,例：某农户麦田前3年平均产量为365kg/亩，该地块无N对照区小麦产量为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%）=401.5kg400kgU=400*3/100=12kgNS=150*3/100=4.5kgUNS=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%）=49kg磷、钾肥施用量依次类推。,34,特选课件,估算实例：某农户小麦丰产田，土测碱解氮为70ugg-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?,35,特选课件,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：,36,特选课件,3.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。,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为肥料施用量，a、b、c为系数。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.三因素：,37,特选课件,38,特选课件,39,特选课件,40,特选课件,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(totalproductivity):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。,41,特选课件,平均产量(averageproductivity):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：TPAP=-x,边际产量(marginalproductivity):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：yMP=-x,42,特选课件,若Py=产品价格，Px=肥料价格，则：xPx=边际成本；yPy=边际产值边际产值-边际成本=边际利润。,43,特选课件,肥料效应的三个阶段,44,特选课件,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)递减，即：y1y2yn-x1x2xn,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：ay(Py)x(Px)即,边际产值边际成本by(Py)x(Px)即,边际产值边际成本cy(Py)x(Px)即，边际产值边际成本,45,特选课件,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，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。,46,特选课件,在b阶段时，y(Py)x(Px)即：yPxdyPx-微分：-xPydxPy,合理施肥量的确定,dy当-等于肥料与产品的价格比时，单dx位面积的施肥利润最大，此时的施肥量即经济最佳施肥量；,47,特选课件,如一元二次方程：y=b0+blx+b2x2,48,特选课件,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+b2x2,49,特选课件,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=0dxx最高产量施碳铵量=62.85(kg亩)y最高玉米产量=423.06(kg亩),50,特选课件,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。,51,特选课件,二元肥料（二元二次式模式）：y=b0+b1x1+bx1+b3x2+b4x2+b5x1x2边际产量（即产量y对x1，x2的偏导数）可根据肥料效应函数求出：,52,特选课件,三元肥料效应的边际产量（即产量y对x1，x2，x3的偏导数）：时，此施肥量即为最高产量施肥量。,53,特选课件,肥料效应函数田间试验,3414完全试验方案处理表,54,特选课件,3414不完全试验方案处理表,55,特选课件,制定土壤养分丰缺指标,缺素试验在30个以上不同土壤肥力水平（即不同土壤测得值）的田块上安排试验，两个处理全肥区、缺肥区，计算相对产量，以相对产量与养分含量进行回归，拟合曲线，再根据相对产量计算不同产量水平下的土壤养分临界值。,56,特选课件,以测试土壤有效磷对小麦丰缺指标为例：,试验处理：全肥区按照满足作物生长需要的肥料水平施肥（NPK）缺肥区不施用磷肥，其余施肥品种、施肥量及其它措施与全肥区相同,57,特选课件,计算相对产量：缺肥区产量相对产量=100全肥区产量,58,特选课件,试验结果：,59,特选课件,拟合曲线：,Y=a+b*lgX或Y=X/(b+a*X),本例采用Y=X/(b+a*X)工具软件：SPSSforWindows10.0计算结果：XY=0.03547+0.007316*XR2=0.7943*,60,特选课件,全国农业技术推广服务中心测土配方施肥技术规范规定：相对产量在50%以下的土壤养分测定值定为极低；相对产量50%75%为低；75%95%为中；大于95%为高,土壤养分丰缺指标的确定,61,特选课件,土壤有效磷对于小麦丰缺评价标准,62,特选课件,1.近根施肥,施肥方法:,63,特选课件,2.深施盖土,64,特选课件,7.5,厘米,吸附带,种子,17.18厘米,5厘米,土壤表面,与玉米种子有关的氨吸持带的最佳位置,65,特选课件,66,特选课件,肥料带,马铃薯块茎,以马铃薯为例，施肥量高的行间作物的肥料位置,肥料放在马铃薯块茎两侧的肥料带中，距离至少各5-7厘米并深至块茎下10厘米,67,特选课件,68,特选课件,69,特选课件,70,特选课件,71,特选课件,72,特选课件,过磷酸钙(公斤/公顷),施用方法,产量(公斤/公顷)(干物质),02502505005001000,撒施条施撒施