土壤养分综合系统评价法与平衡施肥技术成果简介

　土壤养分综合系统评价法与平衡施肥技术成果简介

   “土壤养分综合系统评价法与平衡施肥技术”获1996年度农业部科学技术进步二等奖、1999年度获国家科学技术进步三等奖。
    这一技术是在中国农业科学院土壤肥料研究所在执行中国和加拿大（PPI/PPIC）政府间合作项目和“八五”科技攻关项目过程中研究形成的一项科技成果。目前正在“九五”有关科技攻关项目和大面积农业科技开发项目中应用，在更大的范围内推广应用。

    “土壤养分综合系统评价法与平衡施肥技术”成果是中国农业科学院土壤肥料研究所与其他有关单位共同协作完成。在全国28个省、市、自治区的范围内共采取了9000多个土壤样品，开展了大量的实验室、温网室和田间研究工作。“八五”期间在河北省玉田县的110万亩耕地上全面开展了土壤养分综合系统评价和平衡施肥的研究，逐步研制形成了一整套适合我国土壤条件和种植制度的土壤养分综合系统评价法和平衡施肥技术。

    该成果在土壤养分状况评价和测土推荐施肥中, 综合考虑各大、中、微量营养元素的全面均衡供应，更加真实准确地评价土壤养分状况和最大限度地提高肥料利用效率；首次将土壤对7种主要营养元素的吸附固定能力作为评价土壤养分状况和推荐施肥的参数之一；在土壤养分状况测定和肥料效应试验中，创造性地提出并采用了“最佳处理 ”设计。对每个元素的研究均是在其它元素调整在“最佳”平衡状态下进行，避免了忽视可能存在的其它元素的缺乏或过量对所研究元素效应的影响；应用联合浸提剂和实现系列化操作，显著提高了土壤测试的工作效率，达到了国际上先进的土壤测试实验室的水平。在大量土壤测试、盆栽和田间试验和示范的基础上，建立了从土壤测试到施肥推荐功能齐全的数据库、数据管理系统和高产高效平衡施肥咨询服务系统。

    在全国28个省(市、自治区)范围内采取了9000多个土壤样品，应用ASI联合浸提剂(0.25mol/L NaHCO3+0.01mol/L EDTA+0.01mol/L NH4F)测定土壤中各大、中、微量营养元素速效含量，对部分土壤进行了主要营养元素的吸附试验、盆栽试验和相应的田间试验。在土壤养分基本测定和吸附试验中，浸提液和试剂的添加，样品的搅拌和过滤，滤清液的转移、稀释和测定，以及实验器皿的洗涤均实现系列化操作。一人操作，一天可以完成60个样品11种营养元素840个项次的测定，比常规土壤测试技术提高工作效率8-10倍。土壤基本测定可以在收到样品后3天内发出测试报告，加上吸附试验也可在5天内全部完成，使土壤测试的工作效率达到国际先进水平，大大提高测土推荐施肥工作的时效性。

    盆栽试验和田间试验的设计中，依据土壤测试和吸附试验的结果，对每一个土壤设计出一个力求达到各种大、中、微量元素全面平衡的最佳处理(OPT)和相应的验证各元素丰缺的其他处理。结果表明，供试土壤中，速效氮(N)、磷(P)、钾(K)、锌(Zn)、 铁（Fe）、硫（S）、硼（B）、镁（Mg）、锰（Mn）、铜（Cu）、钙（Ca）低于临界水平的分别占95%、51.7%、59.7%、69.2%、30%、25.8%、20.3%、17.5%、10.4%、5.6%u、3.6%。检测养分限制因子及其严重程度的盆栽试验结果表明，在取自17个省（市、自治区）的140个土壤中，氮、磷、钾、和锌成为作物生长限制因子的分别占98%、90%、60%和49%，这些元素的缺乏在取土的17个省份均有分布。缺钙和镁的土壤分别占14%和18%，主要是取自南方省份的土壤。有12%的土壤缺铁，主要是取自北方地区的土壤。此外缺硫、硼、铜、锰和钼的土壤分别占供试土壤的32%、26%、26%、24%和20%，在南方和北方的土壤中均有分布。

    根据大量的盆栽和田间试验的结果，应用 Cate和 Nelson的方法，计算出盆栽和田间条件下应用该方法测定的各营养元素的缺素临界值，划分出各大、中、微量营养元素测试值的高、中、低的指标，通过田间校验，确定该测定方法的通用临界值为氮50mg/L、磷14mg/L、钾78mg/L、钙400mg/L、镁 120mg/L、硫12mg/L、硼0.2mg/L、铜1mg/L、铁10mg/L、锰5mg/L、锌2mg/L。在提出施肥推荐时，根据土壤测试和吸附试验结果、作物类型和产量目标等确定各营养元素的施用量，形成了一套完整的士壤养分综合系统评价和平衡施肥推荐技术。

    应用Microsoft Excel 电子表格软件，首次研制建立了集统计分析计算功能、分类汇总功能、数据库管理功能、图表编辑功能、动态联结功能、打印表格功能、施肥推荐功能和检索查询功能等为一体的计算机数据库及数据库管理系统。应用该系统，可以通过一次性录入土壤测试值后便逐步完成测试结果分析、数据库的录入、盆栽试验的设计、测试结果的报表以及施肥量的推荐等工作。

    在大量土壤测试、吸附试验、盆栽试验、大田试验和示范的基础上，建立了适用于小麦、玉米、水稻、蔬菜、瓜果等作物的高产高效平衡施肥模型，该模型以土壤中各种大、中、微量营养元素速效养分含量、土壤对磷钾的吸附固定能力、各元素之间的交互作用、土壤pH、土壤有机质含量、不同的年份及不同的地点等作为建立模型的参数，同时适当考虑粮食和肥料的价格及风险系数等经济因素。应用该模型计算出不同作物不同产量水平下的适宜施肥量。通过模型与所建立的数据库的链接，形成了一个统一的测土推荐施肥咨询服务系统。用于指导各种作物的高产高效平衡施肥和作物专用肥生产。

    所建立的小麦、玉米、水稻、蔬菜、瓜果等作物的高产高效平衡施肥模型和测土推荐施肥咨询服务系统在河北省玉田县经过大量的田间试验和示范进行验证和修改完善。在十个乡镇采取了281个土壤样品，进行了 5000多个样次的测定，明确了土壤中存在的主要养分限制因子，所有的土壤均缺氮、67%土壤缺磷，76%土壤缺钾，49%土壤缺锰，92%土壤缺锌和45%土壤缺硫。其中极缺磷的占34%，极缺钾的占47%，极缺锰的占15%，极缺锌的占11%，极缺硫的占11%。在河北省玉田县进行的20个玉米、水稻、小麦和芹菜田间试验结果表明，根据土壤养分综合系统评价法确定的最佳处理（OPT）的产量在所有的试验中都是最高的。在 0PT的基础上减去磷、钾、锰、锌和硫都引起了显著减产。在玉米、小麦、棉花、水稻、芹菜、白菜、大葱和西瓜上进行的214个大田示范中，应用土壤养分综合系统评价法推荐施肥的处理均比对照的农户施肥增产，玉米平均每亩增产26.1公斤，增加收入40.6元，小麦平均每亩增产 29.8公斤，增收 47.3元，水稻平均每亩增产 29.7公斤，增收 53.4元。西瓜农户习惯每亩施纯氮(N)高达50-60公斤，超出实际需要量的2-3倍。根据土壤养分综合系统评价法确定推荐施氮(N)20-25公斤，同时增施磷、钾、锰、锌等，实现全面平衡施肥，结果提高了产量，改善了品质。在大多数对比示范中，农民习惯偏施氮肥，施用磷钾肥不足，忽视中、微量元素的补充，结果作物产量低、品质差，氮素资源浪费，环境质量下降。根据土壤养分综合系统评价法和平衡施肥技术提供的施肥推荐适当减少氮素投入，增加磷钾肥和中、微量元素的施用，使各种营养元素的供应均衡合理，提高了作物产量和品质，减少了过量施肥造成的浪费和对环境的不良影响。田间试验和示范的结果均进一步验证了土壤养分综合系统评价法用于推荐施肥的可靠性。田间试验和示范的结果又输入相应的数据库，进一步验证和修改作物施肥模型，完善测土推荐施肥咨询服务系统。

    本项目已经在全国20几个省、市、自治区范围内推广应用，产生了重大的经济、社会和生态效益。1995年农业部将此成果作为“八五”期间形成的重大关键技术成果，列入农业部丰收计划推广项目，在较大范围内推广应用。1995-1996年，两年中仅在河北省玉田县玉米上推广应用44.45万亩，比实施项目前三年平均单产增加106.5公斤，新增产量4.734万吨，新增产值3579万元。1995-1997年，在山东、河北、河南、吉林、辽宁等省的小麦、玉米、棉花、水稻等作物上推广应用面积达3945.3万亩，产生直接经济效益14.47亿元。

    该项成果已成功的用于指导作物专用肥的生产，通过作物专用肥把科学技术与物资一同送到农民手中，在不增加投入的情况下，通过调整肥料配比，实现高产高效平衡施肥，提高肥料利用率，同时防止了过量施用氮肥对产品质量和环境的不良影响。

    自1993以来，共举办全国和省、县等不同层次的推广该项技术的培训班共200多次，参加 2万多人次，出版专著和论文集各一册，电视录像片二部，并为中央电视台农业科技教育栏目和中央农业广播电视学校多次播放。在全国范围内产生了重大影响。

    土壤养分综合系统评价方法的形成、发展、完善和在推荐施肥中的成功运用是土壤肥力研究和施肥科学的一大进步，在土壤肥力研究、土壤养分限制因子的检测、作物专用肥生产、土壤生产力和承载力评介、土壤资源评价、土壤环境保护及高产优质高效农业生产体系等方面，均有广泛的应用前景。