测土配方施肥研究
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作者: 孟红旗
摘要 测土配方施肥技术是涉及土壤学、植物营养学、环境科学、信息技术、应用数学和管理学等多学科的交叉技术。其在农业生产中的应用，将使我国农业迈向以优质、高产、高效、生态、安全为目标的科学施肥阶段，同时也面临一系列有待进一步解决的科学问题，如测试方法、配肥效率、信息化和系统管理问题。对我国测土施肥系统的物质、信息和资金流进行合理化构建，以期提高我国的农业生产水平。
关键词 测土配方施肥；内涵；科学问题；系统构建
中图分类号 S147.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)02-0292-02
19世纪30-40年代，德国农业化学家Liebig提出矿质营养理论，英国科学家Lawes在洛桑试验站布置长期肥效定位试验，为后来的化肥生产和科学施肥技术的兴起奠定了基础。随着磷酸钙、合成氨和尿素实现工业化、规模化生产，化肥已成为一种重要的农业生产物资。2003年，世界化肥消费总量达1.45亿t。与此同时，施肥领域也经历了从单独追求高产到高产优质平衡，再到以优质、高产、高效、生态、安全为目标的科学施肥阶段。各国土壤肥料科技工作者在确定科学合理的施肥数量、施肥品种、施肥方式和施肥时期方面。开展大量的研究工作，提出多种科学施肥技术方法。其中，奠基性的研究是美国科学家勃莱于1945年提出土壤养分有效性和作物相对产量之间存在定量化关系的假设。目前，西方发达国家发展的以测土施肥技术为核心的精准农业将引领未来农业的发展。
我国的测土配方施肥工作始于20世纪70年代的第一次全国土壤普查，90年代已经形成完善的土壤测试推荐施肥体系。近年来。测土配方施肥成为我国农业科技推广的重要项目之一。中央政府分别于2005-2007年连续3年累积投入16亿元支持测土施肥工作，在全国建立1200个项目试点县。进行测土配方施肥工作推广实施。2008年中央以一号文件的形式强调“加快沃土工程实施步伐，扩大测土配方施肥规模”。由此可见，推广和搞好测土配方施肥意义重大。
1 测土配方施肥的概念与意义
测土配方施肥是以肥料田间试验、土壤测试为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用品种、数量、施肥时期和施用方法。测土配方施肥技术在我国农业生产领域的推广具有重大的意义，具体表现为：可提高作物产量，保证粮食安全；降低农业成本，增加农民收入；节约资源，保证农业可持续发展；减少污染，保护农业生态环境等方面。
2 测土配方施肥的基本内容
按照先后顺序，测土配方施肥的基本内容包括区域基本情况普查、肥料效应田间试验、土壤采样与项目测试、施肥方案设计与制作施肥建议卡、配方肥料的制备、质量检验与合理施用、效果反馈与评价。
2.1 区域基本情况普查
通过区域基本情况普查，了解采样区域农业生产情况，包括行政区划、土壤类型、土壤质地、气象资料、种植结构、作物需肥规律等方面的信息，借助GPS定位技术形成采样点位图，采集土壤与植物样品，并对田间基本情况、采样地块基本情况、农户施肥情况、农户施肥情况进行调查。对土壤与植物样品进行采集和测试。利用GIS技术建立区域农业生产信息数据库，进行区域耕地地力评价与分区，并制作相关图件。普查一般在入冬前进行，可每10年进行1次。
2.2 肥料效应田间试验
肥料效应田间试验是选择区域内典型采样点为示范点，采用“3414”设计方案进行田间试验，以获得区域内代表性作物的最佳施肥品种、施肥比例、施肥数量、施肥时期、施肥方法等示范推广信息。通过田间试验，建立肥料效应函数，掌握各个施肥单元不同作物优化施肥的数量，基、追肥分配比例，施肥时期和施肥方法；摸清土壤养分校正系数、土壤供肥能力、不同作物养分吸收量和肥料利用率等基本参数：构建作物施肥模型，为施肥分区和肥料配方设计提供依据。
2.3 土壤采样与项目测试
以配方施肥为目的的土壤采样在作物收获后或播种施肥前(一般秋后)进行，以6.67-33.33hm2为采样单元。以代表性和均布性为原则，选择区域土壤普查土壤采样点的10％-15％形成采样规划。利用GPS定位技术进行土壤采样。按照国家标准，对采集的土壤样品进行保存、前处理与相关指标的测试。短期内给出土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效硫、有效磷、速效钾等相关信息，其中有效硫项目可参考普查数据。
2.4 施肥方案设计与制作施肥建议卡
施肥方案设计包括2个内容：一是确定作物整个生育期中各种肥料的施用总量；--是根据作物生长发育中对养分的需要规律，确定各种肥料的类型、基追肥分配比和施用时期与方法。确定各肥料施用量的方法，包括土壤与植物测试推荐施肥方法、肥料效应函数法、土壤养分丰缺指标法和养分平衡法。施肥建议卡包括采样点位基础信息、基肥施用类型与总量、追肥施用类型与总量、施用日期、建议施用方法等。
2.5 配方肥料的制备、质量检验与合理施用
肥料生产企业根据施肥建议卡的信息制备配方肥料，施用前接受县农技部门的质量检验，技术人员指导农民施用，并对施肥机械、施入深度、均匀性等作标准化控制。农民也可以根据施肥建议卡信息，到市场上购买肥料施用。
2.6 效果反馈与评价
作物收获后，及时对采样点的实际产量和品质进行调查，分析增产率、农民增收情况，以及当造肥料利用率，对反馈效果进行评价，分析地力、产量和效益的变化，并对施肥方案设计的部分参数进行调整。
3 测土配方施肥技术有待解决的科学问题
虽然测土施肥技术在发达国家得到广泛应用，在我国也得到一定的推广。但目前还有许多有关测土配方施肥的科学问题有待于进一步的研究和解决。
3.1 测试方法
土壤养分测试是测土配方施肥的基础。只有快速、准确地测定土壤养分的含量，才能进行正确的施肥指导。当前所用的测试方法分析速度慢，时效性差，不能满足大批量土样的要求；评价标准偏低，操作程序复杂，试剂消耗大。因此，提高分析效率，建立一套快速采集一提取一测试的标准化程序是测土施肥技术必须面对的关键问题目。
3.2 配肥效率
由于植物生产是一个复杂的过程，并且由于土壤系统的复杂性，仅通过田间试验或经验建立的土壤速效养分与作物产量之间的关系进行配肥，并对作物的产量进行预测依然面临许多不确定因素。如土壤养分总量和速效养分之间的转化关系、气候因素、作物品种和土壤空间变异性都将影响作物的产量。这些不确定因素直接导致配肥工作的复杂性与不确定性。此外，配方施肥对作物品质的研究仅仅停留在理论研究或实验室研究阶段，还不能直接指导农业生产。
3.3 信息化
测土配方施肥技术的一个显著特点是信息化。信息技术在农业生产中的普遍应用决定农业生产资料的根本性变革。决定农业生产效益的不再是劳动力、土地、农业机械等物质性生产资料，信息成为一种重要的、非物质性农业生产资料。农业生产的每一个环节都将围绕信息的提供、获取和应用展开。信息的有效性将直接决定农业生产的效益。
3.4 系统管理
测土配方施肥技术涉及管理学问题。目前。，我国测土施肥系统内各利益实体(企业、农技站、农科院、销售点和农户)之间关系相对独立，缺乏有效的信息与利益链接，导致不少地方的土壤测试农化服务流于形式刚。各级农技站缺乏有效的纵向梯级管理与分工，使基层站点工作繁重，中级站点又重复基站工作，试验数据分析和系统汇总严重滞后。
与此同时，测土施肥技术的推广不可避免地涉及到技术应用的效益问题：在技术推广阶段，技术信息是免费的并受政府支持；一旦技术应用体系建立，如何保障系统内资金的合理流动及其效益问题，将决定此项技术能否长期有效实施。美国俄勒冈州的经验是农技部门负责区域内所售化肥的质量检验与监督，并向化肥生产企业收取一定检验费用，此费用用于农技部门的研发、推广和技术咨询服务等。
4 我国测土施肥系统的构建
结合国情，我国测土施肥系统内各利益实体的职能及物质、信息和资金流构建如下(图1)。农科院：开展肥料效应田间试验，为农技站提供技术服务；进行新型肥料产品研发，为企业提供技术服务。企业：进行各种肥料的生产。销售点：进行各种肥料的销售。农技中层站：区域内化肥生产企业与销售点的市场准入与资格审核，并收取相关费用；对基层站的测试数据进行分析和汇总；为基层站提供技术服务；支付基层站职工工资；农技基层站：对区域内销售点的化肥进行质量检验与监督，向中层站汇报检验结果；为农民义务提供测土配肥技术服务和培训；定期采集土样与测试。农民：对田间土壤进行采集，送到农技基层站进行样品测试；依据送检结果和施肥建议卡到销售点购买相应肥料产品。
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