福建花生氮磷钾推荐施肥与有机肥替代化肥潜力研究

李娟; 张立成; 张华; 章明清; 姚宝全

doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2020.05.003

福建花生氮磷钾推荐施肥与有机肥替代化肥潜力研究

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2020.05.003

李娟^1,,
张立成¹,
张华²,
章明清^1, ,,
姚宝全²

1.
福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建　福州　350013
2.
福建省农田建设与土壤肥料技术推广站，福建　福州　350003

基金项目: 福建省科技计划公益类专项（2018R1022-3）；福建省财政专项——福建省农业科学院科技创新团队建设项目（STIT2017-1-9）；福建省农业厅测土配方施肥项目（2010-2015）

详细信息

作者简介:
李娟（1977−），女，硕士，副研究员，研究方向：作物营养与施肥研究（E-mail：lj-95@163.com）

通讯作者:
章明清（1963−），男，博士，研究员，研究方向：作物施肥原理和技术（E-mail：zhangmq2001@163.com）

中图分类号: S 147.2
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2020-02-28
- 修回日期: 2020-04-26
- 刊出日期: 2020-05-01

Recommended NPK and Organic Fertilizer Applications for Peanut Farming in Fujian

1.
Soil and Fertilizer Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou, Fujian　350013, China
2.
Fujian Cropland Construction and Soil and Fertilizer Station, Fuzhou, Fujian　350003, China

摘要

摘要: 目的为提高花生施肥效益，实现减量增效的目标，在花生氮磷钾施肥限量标准研究基础上，探讨有机肥替代化肥的最佳施肥模式。方法根据近年来在福建花生主产区开展的105个田间肥效试验结果，应用系统聚类分析结合类别间差异显著性检验技术，确定花生最佳施肥类别数；构建各施肥类别的三元非结构肥效模型，确定推荐施肥量，并开展田间试验验证和有机肥替代化肥潜力的研究。结果在各施肥类别间的氮磷钾施肥效应具有显著水平差异条件下，福建花生可划分为高产田、中产田、中低产田和低产田等4个施肥类别；高产田的花生施肥效应远高于其他类型田块，中产田及以下的耕地类型应进行土壤改良培肥，才能充分发挥施肥增产潜力。针对各耕地施肥类别对应的氮磷钾田间肥效试验结果构建的4个三元非结构肥效模型均属于典型式，由此建立了基于农学效应的花生氮磷钾推荐施肥量。34个大田对比试验表明，化肥推荐施肥的花生产量平均比习惯施肥增产10.2%，肥料成本下降63元·hm⁻²，净增收2 877元·hm⁻²；平均氮、磷减肥幅度分别为24.9%、38.1%，但增加钾肥用量79.3%。有机肥替代25%化肥处理的产量最高，平均比化肥推荐施肥增产10.6%，净增收1 595元·hm⁻²。结论在推荐施肥基础上，有机肥替代25%化肥是花生减肥增效最佳施肥模式。
- 花生 /
- 施肥类别 /
- 化肥 /
- 有机肥 /
- 推荐施肥 /
- 施肥模式
Abstract: Objective Derived from fertilization models, utilization of organic fertilizers to partially replace NPK for peanut farming in Fujian was investigated. Method In the major peanut producing areas in Fujian, 105 field experiments were conducted in recent years to examine the response of peanut plants to NPK fertilization. Applying the systematic cluster analysis combined with significant test of difference, various fertilization categories for the planting fields were established. A ternary non-structural fertilizer response model was constructed to arrive at recommend fertilizations for each category. Based on the models, field experiments were carried out to test replacement of NPK with an organic fertilizer. Result According to the significant differences on effectiveness of NPK fertilizations, 4 categories of peanut fields were generated as (1) high yield paddy, (2) medium yield paddy, (3) medium-to-low yield field, and (4) low yield field. To maximize the fertilization effect and peanut yield for the fields, 4 optimized models were formulated to obtain the recommended NPK applications. In 34 controlled field experiments, on average, a 10.2% yield increase over the conventional practice was realized by following the recommendation of the models. Meanwhile, although the usage of N decreased 24.9% and of P 38.1%, that of K increased 79.3%. Financially, the cost on fertilizer was reduced to 63 yuan·hm⁻² and the net revenue increased to 2 877 yuan·hm⁻². Furthermore, by replacing 25% of NPK with a commercial organic fertilizer resulted in the highest peanut yield among all treatments. The substitution increased peanut yield by 10.6% and revenue by 1 595 yuan·hm⁻²over the recommended NPK application. Conclusion It appeared that a 25% replacement of NPK with the organic fertilizer based on the recommended fertilization could be most profitable for the peanut farming in Fujian.
- Peanut /
- fertilization category /
- fertilizer /
- organic fertilizer /
- recommended fertilization /
- fertilization model

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表 1 福建省花生氮磷钾田间肥效试验的供试土壤主要理化性状及其处理（6）施肥量

Table 1. Major physiochemical properties of soils at test fields and NPK applications for Treatment 6

地点 Site	试验点 No. of trials	pH值 pH value	有机质 Organic Matter/ （g·kg⁻¹）	碱解氮 Alkaline hydrolytic nitrogen/ （mg·kg⁻¹）	有效磷 Olsen-P/ （mg·kg⁻¹）	速效钾 Available potassium/ （mg·kg⁻¹）	处理（6）施肥量 Application rate of Treatment 6/（kg·hm⁻²）
地点 Site	试验点 No. of trials	pH值 pH value	有机质 Organic Matter/ （g·kg⁻¹）	碱解氮 Alkaline hydrolytic nitrogen/ （mg·kg⁻¹）	有效磷 Olsen-P/ （mg·kg⁻¹）	速效钾 Available potassium/ （mg·kg⁻¹）	N	P₂O₅	K₂O
福州 Fuzhou	9	7.2±0.6	13.90±4.61	97.5±29.9	25.4±10.3	52.9±24.8	95±38	59±2	104±25
莆田 Putian	46	4.4±2.3	22.55±6.83	133.6±41.9	25.4±16.2	48.8±28.4	110±10	72±9	132±12
泉州 Quanzhou	33	5.7±0.7	13.80±0.53	90.8±32.6	42.5±25.1	75.6±38.2	76±4	60±0	93±11
龙岩 Longyan	17	5.6±0.5	27.2±6.80	128.3±31.5	31.4±13.1	83.8±41.8	102±8	86±10	131±13

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表 2 花生推荐施肥示范田的土壤主要理化性状及其施肥量

Table 2. Major physiochemical properties of soils at peanut fields under recommend NPK fertilizations

地点 Sites	试验点 No. of trials	pH值 pH value	有机质 Organic matter/ （g·kg⁻¹）	碱解氮 Alkaline hydrolytic nitrogen/ （mg·kg⁻¹）	有效磷 Olsen-P/ （mg·kg⁻¹）	速效钾 Available potassium/ （mg·kg⁻¹）	习惯施肥 Farmer practice/ （kg·hm⁻²）			推荐施肥 Recommend fertilization/ （kg·hm⁻²）
地点 Sites	试验点 No. of trials	pH值 pH value	有机质 Organic matter/ （g·kg⁻¹）	碱解氮 Alkaline hydrolytic nitrogen/ （mg·kg⁻¹）	有效磷 Olsen-P/ （mg·kg⁻¹）	速效钾 Available potassium/ （mg·kg⁻¹）	N	P₂O₅	K₂O	N	P₂O₅	K₂O
莆田 Putian	19	5.3±0.4	21.87±3.72	115.2±18.4	23.5±11.6	47.0±29.6	161±20	79±6	45±4	118±25	72±5	120±11
泉州 Quanzhou	6	5.1±1.9	17.32±6.33	105.7±31.8	36.2±12.6	80.8±35.2	153±31	103±43	60±0	88±6	36±13	125±18
厦门 Xiamen	4	6.2±0.8	13.00±2.23	82.3±17.5	74.4±38.4	47.8±10.9	122±0	195±0	105±0	128±0	38±0	102±0
漳州 Zhangzhou	5	5.5±1.1	23.84±8.93	142.0±21.0	63.9±48.3	126.6±71.2	160±27	83±11	126±20	135±0	90±0	126±0

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表 3 花生有机肥替代化肥潜力田间试验设计方案

Table 3. Peanut field experimentation designed for organic fertilizer replacement

序号 No.	处理 Treatments	氮磷钾化肥和有机肥施用量 Application rate of N, P and K fertilizer and manure/（kg·hm⁻²）
序号 No.	处理 Treatments	N	P₂O₅	K₂O	商品有机肥 Commercial organic fertilizer
1	空白 CK	0	0	0	0
2	习惯施肥 Farmer practice	155	97	66	0
3	推荐施肥 Recommend fertilization	105	60	105	0
4	75%化肥+25%有机肥 75%chemical fertilizer+25% manure	78.8	45	78.8	1 800
5	50%化肥+50%有机肥 50%chemical fertilizer+50% manure	52.5	30	52.5	3 600
注：商品有机肥（N+P₂O₅+K₂O）≥5%，按照5%计算；处理3、处理4和处理5为等氮磷钾养分数量。 Note: Commercial organic fertilizer (N+P₂O₅+K₂O) application rate ≥5%, calculated at 5%; same NPK application rate for Treatment 3, Treatment 4, and Treatment 5.

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表 4 有机肥替代化肥潜力田间试验供试土壤主要理化性状

Table 4. Major physiochemical properties of soils in organic fertilizer replacement trials

试验点 Sites	土壤类型 Soil types	pH值 pH value	有机质 Organic matter/ （g·kg⁻¹）	全氮 Total nitrogen/ （g·kg⁻¹）	碱解氮 Alkaline hydrolytic nitrogen/ （mg·kg⁻¹）	有效磷 Olsen-P/ （mg·kg⁻¹）	速效钾 Available K/ （mg·kg⁻¹）	缓效钾 Slowly available K/ （mg·kg⁻¹）
南安市 Nan’an City	灰沙田	6.0	24.2	1.37	124.2	38.8	152	494
南安市 Nan’an City	灰泥田	5.7	28.1	1.46	124.2	28.4	147	303
晋江市 Jinjiang City	赤沙土	8.5	7.90	0.54	41.4	92.5	47	366
晋江市 Jinjiang City	灰赤沙土	5.5	9.18	0.53	67.8	93.6	47	143

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表 5 花生氮磷钾施肥类别及其施肥的产量效应

Table 5. NPK fertilization categories and peanut yields

施肥类别 Fertilization category	试验点 No. of trials	处理（6）施肥量 Application rate of treatment 6 /（kg·hm⁻²）			各处理荚果产量 Peanut yield of treatments /（kg·hm⁻²）
施肥类别 Fertilization category	试验点 No. of trials	N	P₂O₅	K₂O	CK	N₂P₂K₂	N₀P₂K₂	N₂P₀K₂	N₂P₂K₀
高产田 High yield field	19	89±19	65±8	107±22	3 725±504	5 915±678	4 139±802	4 814±930	4 322±993
中产田 Middle yield field	21	103±14	73±11	126±17	2 761±411	4 349±363	3 567±341	3 862±561	3 686±449
中低产田 Medium-low-yield field	51	103±19	73±12	125±19	2 196±436	3 408±397	2 636±450	2 893±482	2 644±505
低产田 Low yield field	14	74±5	58±5	89±9	1 272±395	2 138±451	1 470±341	1 679±311	1 620±329

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表 6 花生不同施肥类别的氮磷钾三元非结构肥效模型

Table 6. Ternary non-structural fertilizer response models for peanut cultivation under various NPK fertilization categories

施肥类别 Fertilization category	模型参数 Model parameter							统计检验 Statistical test		模型典型性 Model typicality
施肥类别 Fertilization category	A×10³	N₀	P₀	K₀	c₁×10³	c₂×10³	c₃×10³	F	R²	模型典型性 Model typicality
高产田 High yield field	6.555 6	80.12	69.81	90.21	5.851 1	8.437 9	5.449 0	9.4**	0.890 1	典型式
中产田 Middle yield field	1.735 7	111.40	103.74	137.46	4.578 4	5.879 9	3.948 1	269.3**	0.996	典型式
中低产田 Medium-low-yield field	1.332 9	109.02	113.27	125.69	4.635 1	5.500 1	4.095 1	23.6**	0.952 9	典型式
低产田 Low yield field	4.322 7	57.68	51.86	89.13	7.724 3	10.570	5.962 7	13.0**	0.917 5	典型式

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表 7 基于农学效应的花生氮磷钾施肥限量标准

Table 7. NPK limits based on agronomic effects for peanut fertilization

施肥类别 Fertilization categories	试验点 No. of trials	空白区产量 Blank yield/ （kg·hm⁻²）	目标产量 Target yield/ （kg·hm⁻²）	最高施肥量及产量 Maximum fertilizer rate and yield/ （kg·hm⁻²）				经济施肥量及产量 Economic fertilizer rate and yield / （kg·hm⁻²）
施肥类别 Fertilization categories	试验点 No. of trials	空白区产量 Blank yield/ （kg·hm⁻²）	目标产量 Target yield/ （kg·hm⁻²）	N	P₂O₅	K₂O	产量 Yield	N	P₂O₅	K₂O	产量 Yield
高产田 High yield field	19	3 725±504	5 915±678	91	49	93	5 712	87	46	88	5 707
中产田 Middle yield field	21	2 761±411	4 349±363	107	66	116	4 288	98	60	102	4 274
中低产田 Medium- low-yield field	51	2 196±436	3 408±397	107	69	119	3 287	95	59	102	3 269
低产田 Low yield field	14	1 272±395	2 138±451	72	43	79	2 032	65	39	66	2 021

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表 8 氮磷钾推荐施肥对花生产量和施肥效益的影响

Table 8. Peanut yield and fertilization efficiency as affected by recommended NPK applications

地区 Regions	试验点 No. of trials	空白区产量 Blank yield/ （kg·hm⁻²）	习惯施肥 Farmer practice		推荐施肥 Recommended fertilization		推荐施肥效益 Benefits of recommended fertilization
地区 Regions	试验点 No. of trials	空白区产量 Blank yield/ （kg·hm⁻²）	肥料成本 Fertilizer cost/ （元·hm⁻²）	产量 Yield/ （kg·hm⁻²）	肥料成本 Fertilizer cost / （元·hm⁻²）	产量 Yield/ （kg·hm⁻²）	增产 Yield increase/ %	肥料成本 Fertilizer cost/ （元·hm⁻²）	净增收 Net income/ （元·hm⁻²）
莆田 Putian	19	3 692±1 397	1 312	4 682±1 631	1 467	5 157±1 621	10.1	+155	2 695
泉州 Quanzhou	6	2 403±796	1 473	2 973±633	1 183	3 278±506	10.3	−290	2 120
厦门 Xiamen	4	4 709±3 501	2 024	5 444±3 094	1 250	5 779±2 957	6.2	−770	2 780
漳州 Zhangzhou	5	1 727±161	1 733	5 541±329	1 661	6 261±275	13.0	−72	4 392

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表 9 不同施肥模式对花生产量和经济效益的影响

Table 9. Peanut yield and economic benefit under various fertilization models

序号 No.	处理 Treatment	南安灰泥田 Plaster field in Nan’an		南安灰沙田 Gray Sand field in Nan’an		晋江赤沙土 Red sand field in Jinjiang		晋江灰赤沙土 Gray red sand field in Jinjiang
序号 No.	处理 Treatment	产量 Yield/ （kg·hm⁻²）	净增收 Net income/ （元·hm⁻²）	产量 Yield/ （kg·hm⁻²）	净增收 Net income/ （元·hm⁻²）	产量 Yield/ （kg·hm⁻²）	净增收 Net income/ （元·hm⁻²）	产量 Yield/ （kg·hm⁻²）	净增收 Net income/ （元·hm⁻²）
1	空白 CK	3 300 d	-	2 885 d	-	2 261 d	-	-	-
2	习惯施肥 Farmer practice	3 890 c	-	3 455 c	-	2 835 c	-	3 602 b	-
3	推荐施肥 Recommended fertilization	4 467 ab	3 667	3 986 b	3 391	3 135 b	2 005	3 800 b	1 393
4	有机肥替代25%化肥 OR25%	4 934 a	6 469	4 386 a	4 664	3 495 a	3 038	4 200 a	2 666
5	有机肥替代50%化肥 OR50%	4 310 bc	1 598	3 248 c	−3 278	2 960 bc	−1 286	-	-
注：（1）产量方差分析：灰泥田的F_处理=37.5，灰沙田的F_处理=87.4，赤沙土的F_处理=32.3，灰赤沙土F_处理=43.6；（2）处理2至处理5的肥料成本分别为1 482元·hm⁻²、1 277元·hm⁻²、2 404元·hm⁻²和3 518元·hm⁻²；（3）OR25%表示有机肥替代25%化肥，OR50%有机肥替代50%化肥。 Note:（1）yield variance analysis: plaster field: F=37.5, gray sand field: F=87.4, red sand field: F=32.3，gray red sand field : F=43.6.（2）Fertilizer cost from treatment 2 to treatment 5 is 1 482 Yuan·hm⁻², 1 277 Yuan·hm⁻², 2 404 Yuan·hm⁻² and 3 518 Yuan·hm⁻², respectively.（3）OR25% stands for organic replacement of 25% chemical fertilizer, and OR50% stands for organic replacement of 50% chemical fertilizer.

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