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一种秸秆还田下棉花作物专用肥配肥方法

来源：花匠小妙招时间：2025-09-17 03:28

本发明属于棉花种植，具体涉及一种秸秆还田下棉花作物专用肥配肥方法。

背景技术：

1、秸秆还田已成为农业生产中的常规操作，作为一种培肥地力且对作物有增产效应的措施，长期秸秆还田对改良土壤结构和增加土壤有机质含量具有显著作用。秸秆中含有丰富的碳源，还田后秸秆中的碳经过土壤微生物腐解后形成大量的有机碳存储在土壤中，从而增加土壤有机质的含量，培肥地力。除此之外，秸秆还田增加了土壤的团粒结构和团聚体数量，提高了土壤的孔隙度，从而增强了土壤的渗水能力和保水能力。秸秆还田也避免了秸秆焚烧所造成的大气污染，能够保护环境。焚烧秸秆会产生大量的烟雾，影响空气质量，甚至影响城市环境。因此，秸秆还田对改善环境和农作物资源的有效利用有重要意义。

2、秸秆中所含有的氮、磷、钾元素是一种宝贵的资源，秸秆还田能够提高土壤养分含量，减少化肥的使用量，从而促进作物的生长，提高作物的产量和品质。但秸秆中的养分不能直接被作物吸收利用，必须经过微生物的分解，这需要一个漫长的过程，这将涉及到还田后的秸秆养分释放率。秸秆还田虽然在一定程度上能够提升土壤有机质含量、改善土壤结构和保水能力，但在实际操作中面临诸多挑战，如秸秆直接还田后，其养分对施肥量的影响如何，施肥中如何避免秸秆还田后较高土壤碳氮比造成微生物与作物争氮的现象等等。因此，秸秆还田下确定合理的肥料用量十分必要。

3、棉花是重要经济作物组成部分，然而长期的高强度连续种植会导致土壤肥力不断下降，直接影响到棉花的生长和产量、导致肥料利用率不断降低。棉花秸秆所蕴含的有机物质和氮磷钾等矿质元素可以显著提高土壤养分含量，如果将秸秆中的养分充分利用，在改善土壤养分平衡和提高土壤整体质量的同时，还可以替代部分化肥养分，起到减施增效的作用。然而，秸秆还田在与施肥相配合时需要注意的是，秸秆中的养分含量、秸秆养分释放率等将对化肥的投入量产生影响。因此，十分有必要在秸秆还田条件下开发适用于棉花种植体系的专用配方肥。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种秸秆还田下棉花作物专用肥配肥方法。即在考虑前茬作物秸秆养分带入量和释放率的情况下，通过优化养分吸收、土壤养分供应和肥料利用率等关键参数，提出了一种棉花种植体系不同生育阶段专用肥氮磷钾养分需求比例的计算方法。该方法是一种在秸秆还田下有效提高棉花种植体系作物产量、土壤肥力，实现化肥减施增效的技术，拟解决秸秆还田背景下的棉花种植体系作物专用肥配方缺乏的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种秸秆还田下棉花作物专用肥配肥方法，包括以下步骤：

4、(1)依据播前耕层土壤养分测试值确定土壤养分供应等级：

5、所述土壤测试指标包括有机质、水解性氮、有效磷和速效钾；依据土壤有机质和水解性氮的含量确定土壤氮养分供应等级、土壤有效磷的含量确定土壤磷养分供应等级、土壤速效钾的含量确定土壤钾养分供应等级；

6、其中，所述有机质含量<15g/kg时，有机质测试等级为“低”，所述有机质含量为15～20g/kg时，有机质测试等级为“中”，所述有机质含量>20g/kg时，有机质测试等级为“高”；所述有机质测试等级的“低”、“中”、“高”分别对应土壤氮供应等级的“低”、“中”、“高”；但当土壤水解性氮≥80mg/kg时，将有机质测试等级“低”升级为测试等级“中”；当水解性氮≤60mg/kg时，将有机质测试等级“高”降级为测试等级“中”；

7、所述有效磷含量<10mg/kg时，有效磷测试等级为“低”，所述有效磷含量为10～15mg/kg时，有效磷测试等级为“中”，所述有效磷含量>15mg/kg时，有效磷测试等级为“高”；所述有效磷测试等级的“低”、“中”、“高”分别对应土壤磷供应等级的“低”、“中”、“高”；

8、所述速效钾含量<140mg/kg时，速效钾测试等级为“低”，所述速效钾含量为140～260mg/kg时，速效钾测试等级为“中”，所述速效钾含量>260mg/kg时，速效钾测试等级为“高”；所述速效钾测试等级的“低”、“中”、“高”分别对应土壤钾供应等级的“低”、“中”、“高”；

9、(2)确定土壤氮、磷、钾供应“低”、“中”、“高”等级的参数：

10、以仅施用氮、磷、钾中任两种肥料和全施肥的产量计算氮相对产量、磷相对产量和钾相对产量；

11、氮相对产量＝仅施磷钾产量÷氮磷钾全施产量；

12、磷相对产量＝仅施氮钾产量÷氮磷钾全施产量；

13、钾相对产量＝仅施氮磷产量÷氮磷钾全施产量；

14、分别进行n组试验获得n个氮相对产量、n个磷相对产量和n个钾相对产量；其中，n个氮相对产量的25％分位数、50％分位数和75％分位数确定为氮供应“低”、“中”、“高”等级的参数；n个磷相对产量的25％分位数、50％分位数和75％分位数确定为磷供应“低”、“中”、“高”等级的参数；n个钾相对产量的25％分位数、50％分位数和75％分位数确定为钾供应“低”、“中”、“高”等级的参数；

15、(3)确定棉花种植体系单位产量养分需求量：

16、依据quefts模型模拟种植体系作物籽棉产量与地上部养分吸收间关系，以及籽棉产量与籽棉养分吸收的关系，得出单位产量地上部养分吸收量和籽棉养分吸收量，并计算单位产量秸秆养分吸收量；

17、单位产量秸秆氮吸收量＝单位产量地上部氮吸收量-单位产量籽棉氮吸收量；

18、单位产量秸秆磷吸收量＝单位产量地上部磷吸收量-单位产量籽棉磷吸收量；

19、单位产量秸秆钾吸收量＝单位产量地上部钾吸收量-单位产量籽棉钾吸收量；

20、(4)确定肥料用量：

21、结合棉花的目标产量、单位产量养分需求量、秸秆还田量、肥料利用率、养分平衡系数确定肥料用量；

22、施氮量＝目标产量×(1-氮供应等级参数)÷氮农学效率；

23、所述氮农学效率＝a×(目标产量×(1-氮供应等级参数))2+b×目标产量×(1-氮供应等级参数)+c；

24、其中a、b、c为常数项，根据以往大量的田间试验，得到施用氮肥的增产量和氮农学效率，氮肥增产量＝氮磷钾全施产量-仅施磷钾产量＝目标产量×(1-氮供应等级参数)，氮农学效率＝(氮磷钾全施产量-仅施磷钾产量)/施氮量，应用一元二次方程拟合氮农学效率与氮肥增产量之间的关系，确定a、b、c的数值；

25、施磷量＝目标产量×(1-磷相对产量)×地上部磷单位产量养分吸收量÷磷肥利用率+目标产量×籽棉单位产量磷吸收量×磷平衡系数；

26、其中，磷肥利用率按照当季利用率计算，为10％～30％；依据养分平衡原则确定的磷平衡系数为0.5～1.0；

27、为兼顾土壤磷素表观平衡结果，提出了平衡系数，以维持土壤磷素盈亏在±15％地上部磷素吸收范围内。

28、施钾量＝目标产量×(1-钾相对产量)×地上部单位产量钾吸收量÷钾肥利用率+目标产量×籽棉单位钾吸收量+目标产量×秸秆单位钾吸收量×钾平衡系数；

29、其中，钾肥利用率按照当季利用率计算，为30％～70％；依据养分平衡原则确定的钾平衡系数为0.1～0.5；

30、为兼顾土壤钾素表观平衡结果，提出了平衡系数，以维持土壤钾素盈亏在±15％地上部钾素吸收范围内。

31、(5)依据步骤(3)，结合秸秆养分释放率，以及养分有效性，确定前茬作物秸秆带入的养分量；

32、前茬作物秸秆带入氮量＝前茬作物秸秆吸氮量×秸秆氮释放率×氮有效性；

33、前茬作物秸秆带入磷量＝前茬作物秸秆吸磷量×秸秆磷释放率×磷有效性；

34、前茬作物秸秆带入钾量＝前茬作物秸秆吸钾量×秸秆钾释放率×钾有效性；

35、其中，前茬作物秸秆养分吸收量＝产量×单位产量秸秆养分吸收量；棉花秸秆氮、磷、钾养分释放率分别为66.2％、47.8％、93.9％，有效性分别为30％、20％、30％；

36、(6)依据步骤(4)和步骤(5)，确定棉花的最终化肥氮、磷、钾施用量；

37、最终施氮量＝施氮量-前茬作物秸秆带入氮量；

38、最终施磷量＝施磷量-前茬作物秸秆带入磷量；

39、最终施钾量＝施钾量-前茬作物秸秆带入钾量。

40、优选地，棉花专用肥中氮、磷、钾分次施用，分为基肥专用肥、苗期专用肥、蕾期专用肥、初花期专用肥、花铃期专用肥和铃期专用肥；其中，所述基肥专用肥占最终施氮量的10％，所述苗期专用肥占最终施氮量的20％，所述蕾期专用肥占最终施氮量的25％，所述初花期专用肥占最终施氮量的25％，所述花铃期专用肥占最终施氮量的10％，所述铃期专用肥占最终施氮量的10％；所述基肥专用肥占最终施磷量的70％，所述苗期专用肥占最终施磷量的30％；所述蕾期专用肥占最终施钾量的50％，所述花铃期专用肥占最终施钾量的50％。

41、本发明的有益技术效果如下：

42、本发明通过将土壤养分测试与施肥对作物的增产效应相结合，真正反映土壤的养分供应水平；在综合考虑前茬作物的秸秆带入养分、秸秆的养分释放率和养分有效性、秸秆还田下较高的碳氮比，以及产区土壤中磷、钾表观平衡的情况下优化农民的习惯施肥。与传统的农民习惯施肥相比，本发明的优化推荐施肥配方，不仅包含了前茬作物秸秆养分，同时给出了主要生育阶段的专用肥配方。本发明提供的秸秆还田下棉花种植体系作物专用肥配方不仅能够提高作物的产量，还能提高养分的利用效率。