第二节　经济作物测土配方施肥技术实施

经济作物测土配方施肥技术的实施是一个系统工程，整个实施过程需要农业教育、科研、技术推广部门与广大农户或农业合作社、农业企业等相结合，配方肥料的研制、销售、应用相结合，现代先进技术与传统实践经验相结合。从土样采集、养分分析、肥料配方制定、按配方施肥、田间试验示范监测到修订配方，形成一个完整的测土配方施肥技术体系。

一、经济作物肥料效应田间试验

肥料效应田间试验是获得各种作物最佳施肥品种、施肥比例、施肥数量、施肥时期、施肥方法的根本途径，也是筛选、验证土壤养分测试方法、建立施肥指标体系的基本环节。对于一般经济作物施肥量研究，推荐采用“3414”方案设计，在具体实施过程中可根据研究目的选用“3414”完全实施方案、部分实施方案或其他试验方案。

1.“3414”完全实施方案

“3414”方案设计吸收了回归最优设计处理少、效率高的优点，是目前应用较为广泛的肥料效应田间试验方案（表2-1）。“3414”是指氮、磷、钾3个因素、4个水平、14个处理。4个水平的含义：0水平指不施肥，2水平指当地推荐施肥量，1水平（指施肥不足）=2水平×0.5，3水平（指过量施肥）=2水平×1.5。如果需要研究有机肥料和中、微量元素肥料效应，可在此基础上增加处理。

该方案可应用14个处理进行氮、磷、钾三元二次效应方程拟合，还可分别进行氮、磷、钾中任意二元或一元效应方程拟合。例如，进行氮、磷二元效应方程拟合时，可选用处理2～7、11、12，求得在以K₂水平为基础的氮、磷二元二次效应方程；选用处理2、3、6、11可求得在P₂K₂水平为基础的氮肥效应方程；选用处理4、5、6、7可求得在N₂K₂水平为基础的磷肥效应方程；选用处理6、8、9、10可求得在N₂P₂水平为基础的钾肥效应方程。此外，通过处理1，可以获得基础地力产量，即空白区产量。

其具体操作参照有关试验设计与统计技术资料。

2.“3414”部分实施方案

试验氮、磷、钾某一个或两个养分的效应，或因其他原因无法实施“3414”完全实施方案，可在“3414”方案中选择相关处理，即“3414”的部分实施方案。这样既保持了测土配方施肥田间试验总体设计的完整性，又考虑到不同区域土壤养分特点和不同试验目的要求，满足不同层次的需要。如有些区域重点要试验氮、磷效果，可在K₂做肥底的基础上进行氮、磷二元肥料效应试验，但应设置3次重复。具体处理及其与“3414”方案处理编号对应列于表2-2。

上述方案也可分别建立氮、磷一元效应方程。

在肥料试验中，为了取得土壤养分供应量、作物吸收养分量、土壤养分丰缺指标等参数，一般把试验设计为5个处理：空白对照（CK）、无氮区（PK）、无磷区（NK）、无钾区（NP）和氮磷钾区（NPK）。这5个处理分别是“3414”完全实施方案中的处理1、2、4、8和6（表2-3）。如要获得有机肥料的效应，可增加有机肥处理区（M）；试验某种中（微）量元素的效应，在NPK基础上，进行加与不加该中（微）量元素处理的比较。试验要求测试土壤养分和植株养分含量，进行考种和计产。试验设计中，氮、磷、钾、有机肥等用量应接近肥料效应函数计算的最高产量施肥量或用其他方法推荐的合理用量。

二、样品采集、制备与测试

采样人员要具有一定采样经验，熟悉采样方法和要求，了解采样区域农业生产情况。采样前，要收集采样区域土壤图、土地利用现状图、行政区划图等资料，绘制样点分布图，制订采样工作计划。准备GPS、采样工具、采样袋（布袋、纸袋或塑料网袋）、采样标签等。

1.土壤样品的采集

土壤样品采集应具有代表性和可比性，并根据不同分析项目采取相应的采样和处理方法。

（1）采样单元　根据土壤类型、土地利用方式和行政区划，将采样区域划分为若干个采样单元，每个采样单元的土壤性状要尽可能均匀一致。经济作物平均每个采样单元为100～200亩（平原区每100～500亩采一个样，丘陵区每30～80亩采一个样）。采样集中在位于每个采样单元相对中心位置的典型地块（同一农户的地块），采样地块面积为1～10亩。

（2）采样时间与周期　经济作物一般在秋季作物收获后、整地施基肥前采集。同一采样单元，无机氮及植株氮营养快速诊断每季或每年采集1次；土壤有效磷、速效钾等一般2～3年采集1次；中、微量元素一般3～5年采集1次。肥料效应田间试验每年采样1次。

（3）采样深度与数量　经济作物采样深度为0～20厘米；用于土壤无机氮含量测定的采样深度应根据不同作物、不同生育期的主要根系分布深度来确定。采样必须多点混合，每个样点由15～20个分点混合而成。

（4）采样路线　采样时应沿着一定的线路，按照“随机”“等量”和“多点混合”的原则进行采样。一般采用“S”形布点采样。在地形变化小、地力较均匀、采样单元面积较小的情况下，也可采用“梅花”形布点采样（图2-1）。要避开路边、田埂、沟边、肥堆等特殊部位。混合样点的样品采集要根据沟、垄面积的比例确定沟、垄采样点数量。

（5）采样方法　每个采样分点的取土深度及采样量应保持一致，土样上层与下层的比例要相同。取样器应垂直于地面入土，深度相同。用取土铲取样应先铲出一个耕层断面，再平行于断面取土。所有样品都应采用不锈钢取土器或木、竹制器采样。

（6）样品量　混合土样以取土1千克左右为宜（用于田间试验和耕地地力评价的2千克以上，长期保存备用），可用四分法将多余的土壤弃去。方法是将采集的土壤样品放在盘子里或塑料布上，弄碎、混匀，铺成正方形，划对角线将土样分成四份，把对角的两份分别合并成一份，保留一份，弃去一份。如果所得的样品依然很多，可再用四分法处理，直至所需数量为止（图2-2）。

（7）样品标记　采集的样品放入统一的样品袋，用铅笔写好标签，内外各一张。采样标签样式见表2-4。

2.土壤样品制备

（1）新鲜样品　某些土壤成分如二价铁、硝态氮、铵态氮等在风干过程中会发生显著变化，必须用新鲜样品进行分析。为了能真实反映土壤在田间自然状态下的某些理化性状，新鲜样品要及时送回室内进行处理分析，用粗玻璃棒或塑料棒将样品混匀后迅速称样测定。新鲜样品一般不宜储存，如需要暂时储存，可将新鲜样品装入塑料袋，扎紧袋口，放在冰箱冷藏室或进行速冻保存。

（2）风干样品　从野外采回的土壤样品要及时放在样品盘上，摊成薄薄一层，置于干净整洁的室内通风处自然风干，严禁暴晒，并注意防止酸、碱等气体及灰尘的污染。风干过程中要经常翻动土样并将大土块捏碎以加速干燥，同时剔除侵入体。

风干后的土样按照不同的分析要求研磨过筛，充分混匀后，装入样品瓶中备用。瓶内外各放标签一张，写明编号、采样地点、土壤名称、采样深度、样品粒径、采样日期、采样人及制样时间、制样人等项目。制备好的样品要妥善贮存，避免日晒、高温、潮湿和酸碱等气体的污染。全部分析工作结束，分析数据核实无误后，试样一般还要保存12～18个月，以备查询。对于试验价值大、需要长期保存的样品，须保存于广口瓶中，用蜡封好瓶口。

一般化学分析试样，将风干后的样品平铺在制样板上，用木棍或塑料棍碾压，并将植物残体、石块等侵入体和新生体剔除干净。也可将土壤中侵入体和植株残体剔除后采用不锈钢土壤粉碎机制样。细小已断的植物须根，可采用静电吸附的方法清除。压碎的土样用2毫米孔径筛过筛，未通过的土粒重新碾压，直至全部样品通过2毫米孔径筛为止。将通过2毫米孔径筛的土样用四分法取出约100克继续碾磨，余下的通过2毫米孔径筛的土样用四分法取500克装瓶，用于pH值、盐分、交换性能及有效养分等项目的测定。取出约100克通过2毫米孔径筛的土样继续研磨，使之全部通过0.25毫米孔径筛，装瓶用于有机质、全氮、碳酸钙等项目的测定。

用于微量元素分析的土样，其处理方法同一般化学分析样品，但在采样、风干、研磨、过筛、运输、储存等环节，不要接触容易造成样品污染的铁、铜等金属器具。采样、制样推荐使用不锈钢、木、竹或塑料工具，过筛使用尼龙网筛等。通过2毫米孔径尼龙筛的样品可用于测定土壤有效态微量元素。

3.植物样品的采集与制备

（1）采样要求　植物样品分析的可靠性受样品数量、采集方法及植株部位影响，因此，采样应具有以下几个特征。一是代表性：采集样品能符合群体情况，采样量一般为1千克。二是典型性：采样的部位能反映所要了解的情况。三是适时性：根据研究目的，在不同生长发育阶段，定期采样。四是经济作物在成熟后收获前采集籽实部分及秸秆。

（2）样品采集　纤维作物参照棉花，油料作物参照油菜，其他经济作物参照粮食作物。

①棉花样品。棉花样品包括茎秆、空桃壳、叶片、籽棉等部分。样株选择和采样方法参照粮食作物。按样区采集籽棉，第一次采摘后将籽棉放在通透性较好的网袋中晾干（或晒干），以后每次收获时均装入网袋中，各次采摘结束后，将同一取样袋中的籽棉作为该采样区籽棉混合样。

②油菜样品。油菜样品包括籽粒、角壳、茎秆、叶片等部分。样株选择和采样方法参照粮食作物。鉴于油菜在开花后期开始落叶，至收获期植株上叶片基本全部掉落，叶片的取样应在开花后期，每区采样点不应少于10个（每点至少1株），采集油菜植株全部叶片。

③其他经济作物。可参照粮食作物。由于粮食作物生长的不均一性，一般采用多点取样，避开田边1米，按“梅花”形（适用于采样单元面积小的情况）或“S”形采样法采样。在采样区内采取10个样点的样品组成一个混合样。采样量根据检测项目而定，籽实样品一般1千克左右，装入纸袋或布袋。要采集完整植株样品可以稍多些，约2千克，用塑料纸包扎好。

（3）标签内容　包括采样序号、采样地点、样品名称、采样人、采集时间和样品处理号等。

（4）采样点调查内容　包括作物品种、土壤名称（或当地俗称）、成土母质、地形地势、耕作制度、前茬作物及产量、化肥农药施用情况、灌溉水源、采样点地理位置简图和坐标。

（5）植株样品处理与保存　籽实样品应及时晒干脱粒，充分混匀后用四分法缩分至所需量。需要洗涤时，注意时间不宜过长并及时风干。为了防止样品变质、虫咬，需要定期进行风干处理。使用不污染样品的工具将籽实粉碎，用0.5毫米筛子过筛制成待测样品。带壳类作物应去壳制成糙米，再进行粉碎过筛。测定微量元素含量时，不要使用能造成污染的器械。完整的植株样品先洗干净，用不污染待测元素的工具剪碎样品，充分混匀用四分法缩分至所需的量，制成鲜样或于60℃烘箱中烘干后粉碎备用。

4.土壤与植株测试

（1）土壤测试　测土配方施肥和耕地地力评价土壤样品测试项目见表2-5。

（2）植株测试　经济作物植株测试项目参考表2-6。

三、田间基本情况调查

在土壤取样的同时，调查田间基本情况，填写测土配方施肥采样地块基本情况调查表，见表2-7。同时开展农户施肥情况调查，填写农户施肥情况调查表，见表2-8。

四、经济作物施肥配方确定

根据当前我国测土配方施肥技术工作的经验，肥料配方设计的核心是肥料用量的确定。肥料配方设计首先确定氮、磷、钾养分的用量，然后确定相应的肥料组合，通过提供配方肥料或发放配肥通知单，指导农民使用。

1.基于田块的肥料配方设计

肥料用量的确定方法主要包括土壤与植株测试推荐施肥方法、肥料效应函数法、土壤养分丰缺指标法和养分平衡法。

（1）土壤、植株测试推荐施肥方法　该技术综合了目标产量法、养分丰缺指标法和作物营养诊断法的优点。对于经济作物，在综合考虑有机肥、作物秸秆应用和管理措施的基础上，根据氮磷钾和中微量元素养分的不同特征，采取不同的养分优化调控与管理策略。其中，氮素推荐根据土壤供氮状况和作物需氮量，进行实时动态监测和精确调控，包括基肥和追肥的调控；磷钾肥通过土壤测试和养分平衡进行监控；中微量元素采用因缺补缺的矫正施肥策略。该技术包括氮素实时监控、磷钾养分恒量监控和中微量元素养分矫正施肥技术。

①氮素实时监控施肥技术。根据目标产量确定经济作物需氮量，以需氮量的30%～60%作为基肥用量。具体基施比例根据土壤全氮含量，同时参照当地丰缺指标来确定，一般在全氮含量偏低时，采用需氮量的50%～60%作为基肥；在全氮含量居中时，采用需氮量的40%～50%作为基肥；在全氮含量偏高时，采用需氮量的30%～40%作为基肥。30%～60%基肥比例可根据上述方法确定，并通过“3414”田间试验进行校验，建立当地不同经济作物的施肥指标体系。

氮肥追肥用量推荐以经济作物关键生育期的营养状况诊断或土壤硝态氮的测试为依据。这是实现氮肥准确推荐的关键环节，也是控制过量施氮或施氮不足、提高氮肥利用率和减少损失的重要措施。测试项目主要是土壤全氮、土壤硝态氮。

②磷钾养分恒量监控施肥技术。根据土壤有（速）效磷钾含量水平，以土壤有（速）效磷钾养分不成为实现目标产量的限制因子为前提，通过土壤测试和养分平衡监控，使土壤有（速）效磷钾含量保持在一定范围内。对于磷肥，基本思路是根据土壤有效磷测试结果和养分丰缺指标进行分级，当有效磷水平处在中等偏上时，可以将目标产量需要量（只包括带出田块的收获物）的100%～110%作为当季磷用量；随着有效磷含量的增加，需要减少磷用量，直至不施；而随着有效磷的降低，需要适当增加磷用量；在极缺磷的土壤上，可以施到需要量的150%～200%。在2～4年后再次测土时，根据土壤有效磷和产量的变化再对磷肥用量进行调整。钾肥首先需要确定施用钾肥是否有效，再参照上面方法确定钾肥用量，但需要考虑有机肥和秸秆还田带入的钾量。一般经济作物磷钾肥料全部做基肥。

③中微量元素养分矫正施肥技术。中微量元素养分的含量变幅大，经济作物对其需要量也各不相同。这主要与土壤特性（尤其是母质）、作物种类和产量水平等有关。通过土壤测试评价土壤中微量元素养分的丰缺状况，进行有针对性的因缺补缺的矫正施肥。

（2）肥料效应函数法　肥料效应函数法是以田间试验为基础，采用先进的回归设计，将不同处理得到的产量进行数理统计，求得在供试条件下产量与施肥量之间的数量关系，即肥料效应函数或称肥料效应方程式。从肥料效应方程式中不仅可以直观地看出不同肥料的增产效应和两种肥料配合施用的交互效应，而且还可以计算最高产量施肥量（即量大施肥量）和经济施肥量（即最佳施肥量），以作为配方施肥决策的重要依据。

常以“3414”肥料试验为依据进行确定。根据“3414”方案田间试验结果建立当地主要作物的肥料效应函数，直接获得某一区域、某种经济作物的氮磷肥料的最佳施用量，为肥料配方和施肥推荐提供依据。其具体操作参照有关试验设计与统计技术资料。

（3）土壤养分丰缺指标法　养分丰缺指标是土壤养分测定值与作物产量之间相关性的一种表达形式。确定土壤中某一养分含量的丰缺指标时，应先测定土壤速效养分，然后在不同肥力水平的土壤上进行多点试验，取得全肥区和缺素区的成对产量，用相对产量的高低来表达养分丰缺状况。例如，确定氮、磷、钾的丰缺指标时，可安排NPK、PK、NK、NP 4个处理。除施肥不同外，其他栽培管理措施与大田相同。确定磷的丰缺指标时，则用缺磷（NK）区的作物产量占全肥（NPK）区的作物产量的份额表示磷的相对产量，其余类推。从多点试验中，取得一系列不同含磷水平土壤的相对产量后，以相对产量为纵坐标，以土壤养分测定值为横坐标，制成相关曲线图。

在取得各试验土壤养分测定值和相对产量的成时数据后，以土壤速效养分测定值为横坐标（x），以相对产量为纵坐标（y），作图以表达两者的相关性（一般拟合y=a+blgx或y=x/（b+ax）方程）。为使回归方程达显著以上水平，需在30个以上不同土壤肥力水平（即不同土壤养分测得值）的地块上安排试验，且高、中、低的土壤肥力尽量分布均匀，其他栽管措施应一致。

不同的经济作物有各自的丰缺指标，在配方施肥中，最好能通过试验找出当地经济作物丰缺指标参数，这样指导施肥才科学有效。由于制订养分丰缺指标的试验设计只用了一个水平的施肥量，因此，此法基本上还是定性的。在丰缺指标确定后，尚需在施用这种肥料有效果的地区内，布置多水平的肥料田间试验，从而进一步确定在不同土壤测定值条件下的肥料适宜用量。

土壤养分丰缺指标田间试验也可采用“3414”部分实施方案。“3414”方案中的处理1为无肥区（CK），处理6为氮磷钾区（NPK），处理2、4、8为缺素区（即PK、NK和NP），收获后计算产量，用素区产量占全肥区产量百分数即相对产量的高低来表达土壤养分的丰缺情况。相对产量低于50%的土壤养分为极低；50%～75%为低；75%～95%为中；大于95%为高，从而确定出适用于某一区域、某种经济作物的土壤养分丰缺指标及对应的施用肥料数量。对该区域其他田块，通过土壤养分测定，就可以了解土壤养分的丰缺状况，提出相应的推荐施肥量。

（4）养分平衡法　根据作物目标产量需肥量与土壤供肥量之差估算目标产量的施肥量，通过施肥实现土壤供应不足的那部分养分。施肥量的计算公式为：

养分平衡法涉及目标产量、作物需肥量、土壤供肥量、肥料利用率和肥料中有效养分含量五大参数。土壤供肥量即为“3414”方案中处理1的作物养分吸收量。目标产量确定后因土壤供肥量的确定方法不同，形成了地力差减法和土壤有效养分校正系数法两种。

地力差减法是根据经济作物目标产量与基础产量之差来计算施肥量的一种方法。其计算公式为：

基础产量即为“3414”方案中处理1的产量。

土壤有效养分校正系数法是通过测定土壤有效养分含量来计算施肥量。其计算公式为：

①目标产量。目标产量可采用平均单产法来确定。平均单产法是利用施肥区前3年平均单产和年递增率为基础确定目标产量，其计算公式为：

目标产量（千克）=（1+递增率）×前3年平均单产

一般经济作物的递增率以15%为宜。

②作物需肥量。通过对正常成熟的经济作物全株养分的化学分析，测定各种作物百千克经济产量所需养分量，即可获得作物需肥量。

如果没有试验条件，常见经济作物平均百千克经济产量吸收的养分量也可参考表2-9进行确定。

③土壤供肥量。土壤供肥量可以通过测定基础产量、土壤有效养分校正系数两种方法估算。

通过基础产量估算（处理1产量）：不施养分区作物所吸收的养分量作为土壤供肥量。

通过土壤有效养分校正系数估算：将土壤有效养分测定值乘一个校正系数，以表达土壤“真实”供肥量。该系数称为土壤有效养分校正系数。

④肥料利用率。一般通过差减法来计算，即利用施肥区经济作物吸收的养分量减去不施肥区经济作物吸收的养分量，其差值视为肥料供应的养分量，再除以所用肥料养分量就是肥料利用率。

上述公式以计算氮肥利用率为例来进一步说明。施肥区（NPK区）经济作物吸收养分量（千克/亩）：“3414”方案中处理6的作物总吸氮量。缺氮区（PK区）农作物吸收养分量（千克/亩）：“3414”方案中处理2的作物总吸氮量。肥料施用量（千克/亩）：施用的氮肥肥料用量；肥料中养分含量（%）：施用的氮肥肥料所标明的含氮量。如果同时使用了不同品种的氮肥，应计算所用的不同氮肥品种的总氮量。

如果没有试验条件，常见肥料的利用率也可参考表2-10。

⑤肥料养分含量。供施肥料包括无机肥料和有机肥料。无机肥料、商品有机肥料含量按其标明量，不明养分含量的有机肥料，其养分含量可参照当地不同类型有机肥养分平均含量获得。

2.县域施肥分区与肥料配方设计

县域测土配方施肥以土壤类型（土种）、土地利用方式和行政区划（村）的结合作为施肥指导单元，具体工作中可应用土壤图、土地利用现状图和行政区划图叠加生成施肥指导单元。应用最适合于当地实际情况的肥料用量推荐方式计算每一个施肥指导单元所需要的氮肥、磷肥、钾肥及微肥用量，根据氮、磷、钾的比例，结合当地肥料生产、销售、使用的实际情况为不同作物设计肥料配方，形成县域施肥分区图。

（1）施肥指导单元目标产量的确定及单元肥料配方设计　施肥指导单元目标产量确定可采用平均单产法或其他适合于当地的计算方法。根据每一个施肥指导单元氮、磷、钾及微量元素肥料的需要量设计肥料配方，设计配方时可只考虑氮、磷、钾的比例，暂不考虑微量元素肥料。在氮、磷、钾三元素中，可优先考虑磷、钾的比例设计肥料配方。

（2）区域肥料配方设计　区域肥料配方一般以县为单位设计，施肥指导单元肥料配方要做到科学性、实用性的统一，应该突出个性化，区域肥料配方在考虑科学性、实用性的基础上，还要兼顾企业生产供应的可行性，数量不宜太多。

区域肥料配方设计以施肥指导单元肥料配方为基础，应用相应的数学方法（如聚类分析）将大量的配方综合形成有限的几种配方。

设计配方时不仅要考虑农艺需要，还要综合考虑肥料生产厂家、销售商及农民用肥习惯等多种因素，确保设计的肥料配方不仅科学合理，还要切实可行。

（3）制作县域施肥分区图　区域肥料配方设计完成后，按照最大限度节省肥料的原则为每一个施肥指导单元推荐肥料配方，具有相同肥料配方的施肥指导单元即为同一个施肥分区。将施肥指导单元图根据肥料配方进行渲染后即形成了区域施肥分区图。

（4）肥料配方校验　在肥料配方区域内针对特定作物，进行肥料配方验证试验。

3.测土配方施肥中的配方校正

（1）田间示范试验　在测土配方施肥技术推广过程中，常需要验证配方肥料的增产效果，一般需进行示范试验。示范设置常规施肥对照区和测土配方施肥区两个处理，另外加设一个不施肥的空白处理（图2-3），其中测土配方施肥、农民常规施肥处理面积不少于200平方米、空白对照（不施肥）处理不少于30平方米。其他参照一般肥料试验要求。通过田间示范，综合比较肥料投入、作物产量、经济效益、肥料利用率等指标，客观评价测土配方施肥效益，为测土配方施肥技术参数的校正及进一步优化肥料配方提供依据。田间示范应包括规范的田间记录档案和示范报告。

（2）结果分析与数据汇总　对于每一个示范点，可以利用三个处理之间产量、肥料成本、产值等方面的比较，从增产和增收等角度进行分析，同时也可以通过测土配方施肥产量结果与计划产量之间的比较，进行参数校验。有关增产增收的分析指标如下。

增产率A（%）=（Y_p-Y_c）/Y_c

增收I（元/亩）=（Y_p-Y_c）×P_y-∑F_i×P_i

产投比D=［（Y_p-Y_c）×P_y-∑F_i×P_i］/∑F_i×P_i

式中，Y_p代表测土施肥产量（千克/亩）；Y_c代表常规施肥（或实施测土配方施肥前）产量（千克/亩）；F_i代表肥料用量（千克/亩）；P_i代表肥料价格（元/千克）。

（3）农户调查反馈

第一，农户（田块）测土配方施肥前后比较：从农户执行测土配方施肥前后的养分投入量、产量、效益进行评价，并计算增产率、增收情况和产投比等进行比较。

第二，测土配方施肥农户（田块）与常规施肥农户（田块）比较：根据对测土配方施肥农户（田块）与常规施肥农户（田块）调查表的汇总分析，从农户执行测土配方施肥前后的养分投入量、产量、效益进行评价，并计算增产率、增收情况和产投比等进行比较。

第三，测土配方施肥5年跟踪调查分析：从农户执行测土配方施肥5年中的养分投入量、产量、效益进行评价，并计算增产率、增收情况和产投比等进行比较。