本發(fā)明屬于農(nóng)作物種植技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旱地冬小麥定量施肥方法。
背景技術(shù)：
肥料施用不當會導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加、肥料利用率降低和環(huán)境污染等一系列問題，我國農(nóng)作物畝均化肥用量為21.9kg，是美國的2.6倍，歐盟的2.5倍。農(nóng)民施肥普遍重氮輕磷鉀，小麥氮肥利用率變幅在10.8～40.5％，平均為27.5％，遠低于國外氮肥的平均利用率50～60％。磷肥的當季利用率一般只有10％～20％。且我國農(nóng)田耕層有機質(zhì)平均含量低于2％，是歐美一些國家的一半水平，我國畜禽糞便養(yǎng)分還田率在50％左右，農(nóng)作物秸稈養(yǎng)分還田率在35％左右。基于以上現(xiàn)狀，我國北方小麥減肥不減產(chǎn)的研究應(yīng)歸結(jié)為兩個思路，一是有機培肥土壤，通過畜禽糞便投入、秸稈還田、種植綠肥以及生物質(zhì)炭的施用等，逐步替代部分化肥。二是推進“以產(chǎn)定肥”的監(jiān)控定量施肥技術(shù)。
監(jiān)控定量施肥是聯(lián)合國在全世界推行的先進農(nóng)業(yè)技術(shù)，美國、德國和日本等一些發(fā)達國家很早就開始重視測土施肥，并建立了相應(yīng)的管理措施，如英國農(nóng)業(yè)部出版的《推薦施肥手冊》。西歐國家為了防止氮肥造成水體污染，規(guī)定作物收獲后1m土體的肥料氮殘留量定為不超過50kg·hm2，年施氮量安全上限定為225kg·hm2。
我國測土施肥工作始于第二次全國土壤普查，2005年中央一號文件明確提出“搞好沃土工程建設(shè)，推廣測土配方施肥”。我國農(nóng)業(yè)部推行的“3414”測土配方施肥技術(shù)是以土壤測試和肥料田間試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)，在合理施用有機肥料的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及中微量元素的施用數(shù)量、時期和方法；在此基礎(chǔ)上，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)提出了“基于土壤硝態(tài)氮測試和養(yǎng)分平衡的氮肥實時監(jiān)控技術(shù)”，在小麥播種至起身期，土壤硝態(tài)氮目標值為0-30cm土層85kg·hm2，起身期至收獲，土壤硝態(tài)氮目標值0-90cm土層170kg·hm2；西北農(nóng)林科技大學(xué)的王朝輝等人提出了“通過1m土體硝態(tài)氮監(jiān)控，從土壤氮素的輸入和攜出平衡計算氮肥用量”的方法。
典型的技術(shù)標準是農(nóng)業(yè)部2006年發(fā)布的《測土配方施肥技術(shù)規(guī)程》(ny/t1118-2006)。各地區(qū)根據(jù)地區(qū)和作物特點，也發(fā)布了相應(yīng)的技術(shù)標準，如：《小麥—玉米秸稈全量還田平衡施肥技術(shù)規(guī)程》(db34/t1868-2013)、《小麥施肥技術(shù)規(guī)程》(db51/t1547-2012)和《冬小麥春玉米間作高效施肥技術(shù)規(guī)程》(db62/t2114-2011)等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本方法是在傳統(tǒng)測土施肥基礎(chǔ)上，提出“以水定產(chǎn)，以產(chǎn)定肥”的研究思路，具體方法是：分析研究歷年降水年型和產(chǎn)量的關(guān)系，擬合當年夏閑期降水量或播前土壤底墑和生育期降水量與產(chǎn)量的線性關(guān)系，確定理論目標產(chǎn)量；再根據(jù)理論目標產(chǎn)量的養(yǎng)分需求量和土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力確定相對準確的肥料施用量。
優(yōu)選地，s1中，當年夏閑期降水量和生育期降水量與產(chǎn)量的關(guān)系如式(1)
所示：y＝α1x0+β1x2-γ1(1)，
式(1)中，y為理論目標產(chǎn)量，單位是kg/ha；x0為當年夏閑期的降水量，單位是mm；x2為歷年小麥播種至灌漿期的總降水量，單位是mm；α1的取值為4.0～7.0，β1的取值為20.0～30.0，γ1的取值為350.0～600.0；
或，播前土壤底墑和生育期降水量與產(chǎn)量的關(guān)系如式(2)所示：
y＝α2x1+β2x2-γ2(2)，
式(2)中，y為理論目標產(chǎn)量，單位是kg/ha；x1為當年播前2m土壤底墑，單位是mm；x2為歷年小麥播種至灌漿期的總降水量，單位是mm；α2的取值為8.0～10.0，β2的取值為18.0～25.0，γ2的取值為900.0～1300.0；
s2中，所述理論目標產(chǎn)量小麥的養(yǎng)分需求量和土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力與肥料施用量的關(guān)系如式(3)所示：
fi＝aibiy/100(3)
式(3)中，i為n、p或k，fi為肥料中氮肥、磷肥或鉀肥對應(yīng)的施用量，單位是kg/ha；ai為生產(chǎn)100kg小麥籽粒所需養(yǎng)分需求量，單位是kg；bi為小麥肥料中氮肥、磷肥或鉀肥的調(diào)控系數(shù)，y為理論目標產(chǎn)量；
上述氮肥、磷肥和鉀肥的施用量分別以n、p2o5、k2o計。
更優(yōu)選地，s1中，s1中，所述當年夏閑期降水量和生育期降水量與產(chǎn)量的關(guān)系如式(4)所示；
y＝5.60x0+25.88x2-447.96(4)
或，所述播前土壤底墑和生育期降水量與產(chǎn)量的關(guān)系如式(5)所示：
y＝8.61x1+20.68x2-1141.12(5)。
更優(yōu)選地，s2中，
i為n時，fn為肥料中氮肥對應(yīng)的用量，an為生產(chǎn)100kg小麥籽粒所需氮肥需求量，取值2.7～3.0kg；bn為小麥氮肥調(diào)控系數(shù)，取值1.1～1.3；
i為p時，fp為肥料中磷肥對應(yīng)的用量，ap為生產(chǎn)100kg小麥籽粒所需磷肥需求量，取值0.8～1.2kg；bp為小麥磷肥調(diào)控系數(shù)，取值1.4～1.6；
i為k時，fk為肥料中鉀肥對應(yīng)的用量，ak為生產(chǎn)100kg小麥籽粒所需鉀肥需求量，取值2.5～3.0kg；bk為小麥鉀肥調(diào)控系數(shù)，取值0.25～0.35。
更優(yōu)選地，an為2.8kg；bn為1.2；ap為1.1kg；bp為1.5；ak為2.7kg；bk為0.3。
本發(fā)明提供的冬小麥定量施肥方法，主要針對旱地冬小麥種植，通過“以水定產(chǎn)，以產(chǎn)定肥”，精確計算出冬小麥種植所需肥料施用量，實現(xiàn)了旱地小麥種植的水肥耦合效應(yīng)，協(xié)同提升小麥產(chǎn)量、肥料利用率和水分生產(chǎn)效率，通過在晉南旱地小麥種植區(qū)多年的試驗研究，小麥產(chǎn)量、氮肥利用效率和水分生產(chǎn)效率較傳統(tǒng)農(nóng)戶施肥模式可分別提高15％、10％和15％以上，生產(chǎn)成本總投入降低20％以上，經(jīng)濟效益提高50％以上，同時減少了環(huán)境污染，實現(xiàn)了高產(chǎn)高效與環(huán)境友好型生產(chǎn)的目的。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案能予以實施，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
實施例1
在晉南地區(qū)，首先通過多年試驗研究和材料收集，分析當?shù)貧v年降水年型和產(chǎn)量的關(guān)系，表1是當?shù)睾档囟←湻N植區(qū)2007-2015年小麥生產(chǎn)情況。
表1晉南地區(qū)試驗田旱地冬小麥產(chǎn)量及降水情況
通過回歸歷年夏閑期(如6-9月份)降水量或播前(9月份)土壤底墑和生育期降水量與產(chǎn)量的線性關(guān)系，可得出理論目標產(chǎn)量與夏閑期降水量或播前底墑的關(guān)系：
y＝5.60x0+25.88x2-447.96；或
y＝8.61x1+20.68x2-1141.12。
式中，y為理論目標產(chǎn)量，單位是kg/ha；x0為當年播前2m土壤底墑，單位是mm；x1為當年夏閑期(6-9月)的降水量，單位是mm；x2為播種至灌漿期的總降水量，單位是mm；
然后，我們根據(jù)冬小麥理論目標產(chǎn)量的養(yǎng)分需求量和土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力確定肥料施用量：
fn＝y(tǒng)/100×生產(chǎn)100kg小麥籽粒的氮肥需求量×小麥氮肥調(diào)控系數(shù)
fp＝y(tǒng)/100×生產(chǎn)100kg小麥籽粒的磷肥需求量×小麥磷肥調(diào)控系數(shù)
fk＝y(tǒng)/100×生產(chǎn)100kg小麥籽粒的鉀肥需求量×小麥鉀肥調(diào)控系數(shù)
式中，fn、fp、fk分別對應(yīng)為氮肥施用量、磷肥施用量和鉀肥施用量，每生產(chǎn)100kg小麥籽粒的氮肥需求量(n)為2.8kg，每生產(chǎn)100kg小麥籽粒的磷肥需求量(p2o5)為1.1kg，每生產(chǎn)100kg小麥籽粒的鉀肥需求量(k2o)為2.7kg。
在這里我們需要說明的是，確定肥料施用量時，理論目標產(chǎn)量y的數(shù)值可以選擇經(jīng)歷年夏閑期降水量和生育期降水量與產(chǎn)量的計算公式計算得到，也可以選擇播前底墑和生育期降水量與產(chǎn)量的計算公式計算得到，二者擇一選擇即可。
需要進一步說明的是，根據(jù)晉南地區(qū)土壤特征，考慮到在石灰性旱地土壤上肥料氮的氣態(tài)等損失在10～15％，5～10％的土壤培肥和其他需求，特對小麥氮肥調(diào)控系數(shù)設(shè)為1.2；而由于在石灰性旱地土壤上速效磷相對較低，土壤對速效磷的固定能力較強，因此需較多地增加磷肥用量，特對小麥磷肥調(diào)控系數(shù)設(shè)為1.5；考慮到西北雨養(yǎng)區(qū)旱地土壤有效鉀相對較高，多數(shù)在120mgkg-1以上，且目前秸稈還田在日益普及，小麥籽粒收獲帶走的鉀僅占小麥吸鉀總量的20％，但又考慮到還有一些土壤有效鉀相對較低的田塊，特將小麥鉀肥調(diào)控系數(shù)設(shè)為0.3。
根據(jù)上述公式計算出fn、fp、fk對應(yīng)的數(shù)值，確定肥料施用量，實現(xiàn)精準施肥。
我們也對西北地區(qū)的其他多個冬小麥種植區(qū)進行了試驗研究，如陜西關(guān)中地區(qū)、陜北地區(qū)等，多地數(shù)據(jù)顯示，理論目標產(chǎn)量與降水量或播前土壤底墑的關(guān)系具有相似的曲線特征，我們可以用方程y＝α1x0+β1x2-γ1或y＝α2x1+β2x2-γ2表示，這里α1的取值為4.0～7.0，β1的取值為20.0～30.0，γ1的取值為350.0～600.0；α2的取值為8.0～10.0，β2的取值為18.0～25.0，γ2的取值為900.0～1300.0。且分析理論目標產(chǎn)量小麥的養(yǎng)分需求量發(fā)現(xiàn)，差別不是很大，每生產(chǎn)100kg小麥籽粒所需氮肥需求量，基本在2.7～3.0kg之間，每生產(chǎn)100kg小麥籽粒所需磷肥需求量，基本在0.8～1.2kg之間；每生產(chǎn)100kg小麥籽粒所需鉀肥需求量，基本在2.5～3.0kg之間。進一步地，小麥氮肥調(diào)控系數(shù)基本在1.1～1.23之間，小麥磷肥調(diào)控系數(shù)進本在1.4～1.6之間，小麥鉀肥調(diào)控系數(shù)基本在0.25～0.35。這對于干旱地區(qū)，特別是石灰性旱地土壤冬小麥種植具有非常重要的指導(dǎo)意義。
以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，其保護范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準。