Corn Fertilizer Recommendation System Based on Abundance-deficiency Index of Soil N in Four Great Natural Regions and Whole China

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010034

Abstract

Abstract:

To provide a scientific basis for corn N fertilization, the abundance-deficiency index (ADI) of soil N and the appropriate N fertilizer application rates (ANFAR) for corn in the northeast plain, the Huang-huai-hai plain, the loess plateau, the southwest hilly area and the whole China were studied. The methods of scattered theoretical data integration, regression equation between soil N content and relative yield of no N fertilizer treatment, and the new applied formula based on “nutrient balance and projected yield minus soil fertility yield” for determining the appropriate fertilizer application rates were employed. The results showed that the ADI of soil alkaline hydrolysis nitrogen (SAHN) for corn in the northeast plain for the first to the seventh level (FTSL) was ≥417, 263-417, 166-263, 105-166, 67-105, 42-67 and <42 mg/kg, respectively. The ADI of SAHN for corn in the Huang-huai-hai plain was ≥177, 124-177, 87-124, 61-87, 42-61, 30-42 and <30 mg/kg, respectively. The ADI of SAHN of corn in the loess plateau were ≥191, 131-191, 90-131, 62-90, 43-62, 30-43 and <30 mg/kg, respectively. ADI of SAHN for corn in the southwest hilly area was ≥349, 221-349, 140-221, 88-140, 56-88, 36-56 and <36 mg/kg, respectively. The ADI of soil total nitrogen for corn in the whole China for the FTSL were ≥3.5, 2.1-3.5, 1.2-2.1, 0.70-1.2, 0.42-0.70, 0.25-0.42 and <0.25 g/kg. The ADI of soil organic matter for corn in the whole China for the second to the seventh level were ≥58, 30-58, 15-30, 7.4-15, 3.8-7.4 and <3.8 g/kg, respectively. When the nitrogen fertilizer use efficiency in current season was 40%, the range of the ANFAR for grain corn (target yield of 6-15 t/hm ²) for the FTSL was 0-0, 35-86, 69-173, 104-259, 138-345, 173-431 and 207-518 kg/hm ², respectively. The range of the ANFAR for silage corn (target yield of 30-120 t/hm ²) for the FTSL was 0-0, 30-120, 60-240, 90-360, 120-480, 150-600 and 180-720, respectively.

Key words: China, corn, silage corn, soil testing and fertilizer recommendation, alkaline hydrolysis nitrogen, total nitrogen, organic matter, abundance-deficiency index, fertilizer application rate

CLC Number:

S153.6
S519

Sun Hongren, Zhang Jiping, Gang Lihua, Lv Yucai, Wang Yinghai. Corn Fertilizer Recommendation System Based on Abundance-deficiency Index of Soil N in Four Great Natural Regions and Whole China[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(14): 80-87.

Figures/Tables 10

References 50

[1]	周鸣铮 . 中国的测土施肥[J]. 土壤通报, 1987,18(1):7-13.
[2]	黄德明 . 我国农田土壤养分肥力状况及丰缺指标[J]. 华北农学报, 1988,3(2):46-53.
[3]	孙洪仁, 曾红, 赵雅晴 , 等. 中国玉米土壤氮素丰缺指标与适宜施氮量[J]. 北方农业学报, 2017,45(3):40-49.
[4]	孙洪仁, 赵雅晴, 曾红 , 等. 中国若干区域玉米土壤有效磷丰缺指标与适宜施磷量[J]. 中国土壤与肥料, 2017(2):26-34.
[5]	孙洪仁, 刘江扬, 赵雅晴 , 等. 中国玉米土壤速效钾丰缺指标与适宜施钾量研究[J]. 中国土壤与肥料, 2017(5):29-37.
[6]	孙洪仁, 曹影, 刘琳 , 等. 测土施肥土壤有效养分丰缺分级改良方案[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2014(19):1-5.
[7]	孙洪仁, 曹影, 刘琳 , 等. “养分平衡—地力差减法”确定适宜施肥量的新应用公式[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2014(7):1-4.
[8]	孙洪仁, 曹影, 刘琳 , 等. 测土施肥不同丰缺级别土壤的的适宜施肥量[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2014(23):7-11.
[9]	高祥照, 马常宝, 杜森 . 测土配方施肥技术[M]. 北京: 中国农业出版社, 2005: 132.
[10]	孙洪仁, 赵雅晴, 曾红 , 等. 青贮玉米施肥的理论和技术[J]. 中国奶牛, 2018(24):55-59.
[11]	汪娟娟 . 吉林省玉米施肥技术指标体系的建立[D]. 长春:吉林农业大学, 2008.
[12]	陈雪艳 . 吉林省东辽县玉米土壤养分丰缺指标和施肥指标[J]. 辽宁农业科学, 2011(6):21-24.
[13]	李金风, 姜娟, 赵斌 , 等. 关于平衡施肥中土壤供肥性能的研究[J]. 土壤通报, 2002,33(5):351-355.
[14]	张士昌, 张树泽, 邓贵仁, 原奎栋 . 玉米经济施肥的研究[J]. 土壤通报, 1986(1):22-26.
[15]	屈玉媛, 史翠萍, 王明东 , 等. 玉米施肥指标体系的初步建立[J]. 现代化农业, 2012(10):14-16.
[16]	高菲 . 涿州粮田土壤养分库容评价及小麦合理施肥技术研究[D]. 保定:河北农业大学, 2008.
[17]	赵镭, 隋方功 . 夏玉米地土壤养分丰缺指标的研究[J]. 莱阳农学院学报, 1986(1):28-35.
[18]	李建军, 刘慧芹, 刘维芳 , 等. 黄淮海地区夏玉米施肥技术参数与指标体系的研究[J]. 河北农业科学, 2008,12(6):43-45.
[19]	杨美良, 傅德峰, 杜广明 , 等. 玉米高产测土施肥指标的研究[J]. 现代农业科技, 2008(16):192-197.
[20]	王伟 . 夏玉米土壤养分丰缺指标及氮磷肥料效应研究[J]. 现代农业科技, 2010(13):52-53.
[21]	阎雪容, 张智波, 刘华君 , 等. 夏玉米土壤氮磷养分丰缺指标研究[J]. 山西农业科学, 2017,45(12):1965-1968.
[22]	邓婷婷 . 阳信县夏玉米土壤养分丰缺指标和施肥指标体系研究[J]. 种业导刊, 2017(4):19-22.
[23]	王鹏 . 岱岳区冬小麦、夏玉米土壤养分现状及施肥指标构建[D]. 泰安:山东农业大学, 2017.
[24]	冯向阳, 孟祥婵 . 县域测土配方施肥指标体系参数分析建立与应用[J]. 河北农业科学, 2012,16(3):56-59.
[25]	王斌, 杨延军, 张伟 , 等. 黄陵县土壤养分丰缺指标和施肥指标体系的制定[J]. 吉林农业科学, 2012,37(5):28-33.
[26]	雷彦宁, 阴少锋 . 铜川市耀州区土壤养分丰缺指标研究初报[J]. 农业与技术, 2013,33(12):15-16.
[27]	付莹莹, 同延安, 赵佐平 , 等. 陕西关中灌区夏玉米土壤养分丰缺及推荐施肥指标体系的建立[J]. 干旱地区农业研究, 2010,28(1):88-93.
[28]	马志超, 张明学, 周仓军 , 等. 关中西部玉米氮磷钾养分丰缺指标及经济最佳施肥量研究[J]. 西北农林科技大学学报:自然科学版, 2015,43(11):1-7
[29]	陈永军 . 平凉市黑垆土玉米施肥指标体系研究[J]. 甘肃农业科技, 2016(10):39-41.
[30]	张立功, 高应平, 魏礼明 , 等. 庄浪县全膜双垄沟播玉米测土配方施肥指标研究[J]. 甘肃农业科技, 2010(10):34-36.
[31]	任亮, 任稳江 . 西北半干旱地区玉米土壤养分丰缺指标研究[J]. 中国土壤与肥料, 2014(5):5-10.
[32]	陈定顺 . 靖远县玉米测土配方施肥指标研究[J]. 甘肃农业, 2010(1): 90, 93.
[33]	靳子斌, 胡松, 陈友乾 . 安康市低山区玉米耕地土壤养分现状及施肥建议[J]. 现代农业科技, 2017(2):32-33.
[34]	张莉, 刘文, 陈友乾 . 安康市中山区玉米耕地土壤养分现状调查及施肥建议[J]. 现代农业科技, 2017(9):218-219.
[35]	蒋虹荣, 李廷轩, 戢林 , 等. 川中丘陵区玉米土壤供氮能力与推荐施氮指标的构建[J]. 西南农业学报, 2015,28(2):637-643.
[36]	孙先明, 李为民, 林良福 . 合江县玉米施肥指标体系与配方分区研究[A].见:中国土壤学会.中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C]. 成都:中国土壤学会, 2012: 668-672.
[37]	唐晓东, 陈燕霞, 张树全 , 等. 三峡库区小流域紫色土玉米推荐施肥指标体系研究[J]. 山地农业生物学报, 2016,35(4):42-47.
[38]	熊艳, 王平华, 何晓滨 , 等. 云南省旱地玉米土壤养分丰缺指标及肥料利用率研究[J]. 西南农业学报, 2013,26(1):203-208.
[39]	尹梅, 洪丽芳, 付利波 , 等. 滇东红壤区不同海拔高度带玉米的土壤养分丰缺指标研究[J]. 中国土壤与肥料, 2012(3):35-39.
[40]	张锴, 马各富 . 永善县玉米土壤养分丰缺及推荐施肥指标体系的建立[J]. 现代农业科技, 2014(1):14-15,17.
[41]	张玉珠, 张建玲, 冯建军 , 等. 科尔沁右翼中旗玉米施肥现状与测土配方施肥技术[J]. 内蒙古民族大学学报:自然科学版, 2016,31(3):220-224,231.
[42]	潘峰, 陶杰, 冯建军 , 等. 内蒙古扎鲁特旗春玉米推荐施肥指标体系研究[J]. 内蒙古民族大学学报:自然科学版, 2011,26(4):424-428.
[43]	韩宝萍, 公未未, 柳金财, 阿拉坦存布尔 . 内蒙古锡林浩特市水浇地青贮玉米施肥指标体系的建立[J]. 畜牧与饲料科学, 2018,39(7):65-69.
[44]	刘慧忠, 武敏, 潘锋 . 乌拉特中旗灌区春玉米土壤养分丰缺指标初步研究[J]. 新农村, 2011(2):33.
[45]	李文彪, 刘荣乐, 郑海春 , 等. 内蒙古河套灌区春玉米推荐施肥指标体系研究[J]. 中国农业科学, 2012,45(1):93-101.
[46]	赵丽, 刘惠青, 张贺英 . 杭锦旗玉米推荐施肥指标体系的建立[J]. 天津农业科学, 2017,23(3):21-25,31.
[47]	李云祥, 王兴富, 冯玉磊 , 等. 甘肃中部地区水砂田玉米土壤养分丰缺指标研究[J]. 土壤通报, 2017,48(1):182-189.
[48]	王勇 . 区域土壤养分状况综合评价及主要作物施肥指标体系研究[D]. 合肥:安徽农业大学, 2011.
[49]	郭欢乐, 陈志辉, 曹钟洋 , 等. 湖南省春玉米土壤养分丰缺指标构建研究[J]. 作物研究, 2017,31(3):239-245.
[50]	张福锁, 陈新平, 陈清 . 中国主要作物施肥指南[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2009: 6-27.

养分	自然区域	行政区域	回归方程	样本数 (n)	缺氮处理相对产量
养分	自然区域	行政区域	回归方程	样本数 (n)	50%	60%	70%	80%	90%	100%
碱解氮/ (mg/kg)	东北平原	吉林东部^[11]	y=28.977 lnx -71.163	58		92	131	184	260	368
		吉林中部^[11]	y=21.901 lnx -21.926	69			67	105	166	262
		吉林西部^[11]	y=30.332 lnx -68.758	49	50	70	97	135
		吉林东辽^[12]	y=42.602 lnx -144.17	32			153	193	244	308
		辽宁省^[13]	y=100-52.3303×10 Exp(-0.0026x)	32		45	93	161
		辽宁北部^[14]	y=39.7378 lnx -28.4674	24	72	93	119	153	197	254
		黑龙江虎林^[15]☆	y=31.121 lnx -95.272	30			203	279	385
	黄淮海平原	河北涿州^[16]	y=50.36 lnx -144.78	10			71	87	106	129
		山东莱阳^[17]	y=24.04 lnx -22.05	20		30	46	70	106
		山东郯城^[18]☆	y=x/(0.0063x+0.544)	7			68	88	113
		山东临沂河东^[19]☆	y=43.96 lnx -118.27	20			72	91	114
		山东阳谷^[20]☆	y=110.607 lgx-122.98	7				68	84
		山东烟台牟平^[21]	y=43.257 lnx -119.93	23	51	64	81	102	128	162
		山东阳信^[22]☆	y=60.277 lnx -196.52	15			83	98	116
		山东泰安岱岳^[23]	y=20.36 lnx -9.8084	12			50	82	135
	黄土高原	山西原平^[24]	y=27.510 lnx -45.482				67	96	138
		陕西黄陵^[25]	y=33.523 lnx -41.735	15				38	51	69
		陕西铜川耀州^[26]	y=28.527 lnx -52.972	13	37	53	75	106
		陕西关中平原^[27]	y=24.809 lnx -23.774	62				66	98	147
		陕西宝鸡陈仓^[28]	y=22.158 lnx -11.722	26		26	40	63	99
		甘肃平凉^[29]☆	y=36.372 lnx -83.513	56			68	90	118
		甘肃庄浪^[30]	y=53.518 lnx -169.72	10	61	73	88	106	128	154
		甘肃会宁^[31]	y=27.973 lnx -45.035	24	30	43	61	87	125
		甘肃靖远^[32]	y=47.776 lnx -133.36	6			71	87	107
	西南山地丘陵区	陕西安康^[33]	y=27.03 lnx -53.829	13	47	67	98	141	205
		陕西安康^[34]	y=72.465 lnx -284.47	17	101	116	133	153	176	202
		四川中部丘陵^[35]	y=1.226x+48.429	146		46	116	186	256
		四川合江^[36]	y=31.943 lnx -65.873	17	38	52	70	96	132	180
		重庆长寿^[37]	y=33.184 lnx -74.552	31	43	58	78	105	142	193
		云南省^[38]	y=18.538 lnx -12.599	384	29	50	86	148	253	434
碱解氮/ (mg/kg)	西南山地丘陵区	云南曲靖^[39]	y=27.26 lnx -55.31	74	48	69	99	143	207	298
碱解氮/ (mg/kg)	西南山地丘陵区	云南永善^[40]	y=13.37 lnx +16.62	20			54	115	242	511
全氮/ (g/kg)	全国	内蒙古科尔沁右翼中旗^[41]☆	y=23.799 lnx +70.481	30			1	1.5	2.3
		内蒙古扎鲁特旗^[42]☆	y=44.997 lnx +60.188	38			1.2	1.6	1.9
		内蒙古锡林浩特^[43]☆	y=19.3 lnx +74.52	40			0.8	1.3	2.2
		内蒙古乌拉特中旗^[44]☆	y=30.674 lnx +81.079	30			0.7	1	1.3
		内蒙古河套平原^[45]	y=21.317 lnx +83.393	155	0.2	0.3	0.5	0.9	1.4	2.2
		内蒙古杭锦旗^[46]	y=29.289 lnx +90.909	25		0.35	0.5	0.7	1	1.4
		甘肃白银平川^[47]	y=26.495 lnx +77.589	21	0.4	0.5	0.8	1.1	1.6
		甘肃会宁^[31]	y=29.048 lnx +69.03	24	0.5	0.7	1	1.5	2.1
		四川中部丘陵^[35]	y=15.066x+52.51	146		0.5	1.2	1.8
		安徽淮北^[48]	y=56.657 lnx +47.049	28	1	1.3	1.5	1.8
有机质/ (g/kg)	全国	内蒙古锡林浩特^[43]☆	y=19.83 lnx +21.41	40			12	19	32
		山西原平^[24]☆	y =14.326 lnx +34.997				12	23	47
		安徽淮北^[48]	y=59.052 lnx -95.284	46	12	14	16	20	23	27
		湖南红壤^[49]	y=22.74 lnx -2.06	57	10	15	24	37	57
		湖南水稻土^[49]	y=23.32 lnx -5.71	99	11	17	26	40	61
		四川中部丘陵^[35]	y=1.226x+48.429	146	1	9	18	26	34	42

养分	自然区域	行政区域	回归方程	样本数 (n)	缺氮处理相对产量
养分	自然区域	行政区域	回归方程	样本数 (n)	50%	60%	70%	80%	90%	100%
碱解氮/ (mg/kg)	东北平原	吉林东部^[11]	y=28.977 lnx -71.163	58		92	131	184	260	368
		吉林中部^[11]	y=21.901 lnx -21.926	69			67	105	166	262
		吉林西部^[11]	y=30.332 lnx -68.758	49	50	70	97	135
		吉林东辽^[12]	y=42.602 lnx -144.17	32			153	193	244	308
		辽宁省^[13]	y=100-52.3303×10 Exp(-0.0026x)	32		45	93	161
		辽宁北部^[14]	y=39.7378 lnx -28.4674	24	72	93	119	153	197	254
		黑龙江虎林^[15]☆	y=31.121 lnx -95.272	30			203	279	385
	黄淮海平原	河北涿州^[16]	y=50.36 lnx -144.78	10			71	87	106	129
		山东莱阳^[17]	y=24.04 lnx -22.05	20		30	46	70	106
		山东郯城^[18]☆	y=x/(0.0063x+0.544)	7			68	88	113
		山东临沂河东^[19]☆	y=43.96 lnx -118.27	20			72	91	114
		山东阳谷^[20]☆	y=110.607 lgx-122.98	7				68	84
		山东烟台牟平^[21]	y=43.257 lnx -119.93	23	51	64	81	102	128	162
		山东阳信^[22]☆	y=60.277 lnx -196.52	15			83	98	116
		山东泰安岱岳^[23]	y=20.36 lnx -9.8084	12			50	82	135
	黄土高原	山西原平^[24]	y=27.510 lnx -45.482				67	96	138
		陕西黄陵^[25]	y=33.523 lnx -41.735	15				38	51	69
		陕西铜川耀州^[26]	y=28.527 lnx -52.972	13	37	53	75	106
		陕西关中平原^[27]	y=24.809 lnx -23.774	62				66	98	147
		陕西宝鸡陈仓^[28]	y=22.158 lnx -11.722	26		26	40	63	99
		甘肃平凉^[29]☆	y=36.372 lnx -83.513	56			68	90	118
		甘肃庄浪^[30]	y=53.518 lnx -169.72	10	61	73	88	106	128	154
		甘肃会宁^[31]	y=27.973 lnx -45.035	24	30	43	61	87	125
		甘肃靖远^[32]	y=47.776 lnx -133.36	6			71	87	107
	西南山地丘陵区	陕西安康^[33]	y=27.03 lnx -53.829	13	47	67	98	141	205
		陕西安康^[34]	y=72.465 lnx -284.47	17	101	116	133	153	176	202
		四川中部丘陵^[35]	y=1.226x+48.429	146		46	116	186	256
		四川合江^[36]	y=31.943 lnx -65.873	17	38	52	70	96	132	180
		重庆长寿^[37]	y=33.184 lnx -74.552	31	43	58	78	105	142	193
		云南省^[38]	y=18.538 lnx -12.599	384	29	50	86	148	253	434
碱解氮/ (mg/kg)	西南山地丘陵区	云南曲靖^[39]	y=27.26 lnx -55.31	74	48	69	99	143	207	298
碱解氮/ (mg/kg)	西南山地丘陵区	云南永善^[40]	y=13.37 lnx +16.62	20			54	115	242	511
全氮/ (g/kg)	全国	内蒙古科尔沁右翼中旗^[41]☆	y=23.799 lnx +70.481	30			1	1.5	2.3
		内蒙古扎鲁特旗^[42]☆	y=44.997 lnx +60.188	38			1.2	1.6	1.9
		内蒙古锡林浩特^[43]☆	y=19.3 lnx +74.52	40			0.8	1.3	2.2
		内蒙古乌拉特中旗^[44]☆	y=30.674 lnx +81.079	30			0.7	1	1.3
		内蒙古河套平原^[45]	y=21.317 lnx +83.393	155	0.2	0.3	0.5	0.9	1.4	2.2
		内蒙古杭锦旗^[46]	y=29.289 lnx +90.909	25		0.35	0.5	0.7	1	1.4
		甘肃白银平川^[47]	y=26.495 lnx +77.589	21	0.4	0.5	0.8	1.1	1.6
		甘肃会宁^[31]	y=29.048 lnx +69.03	24	0.5	0.7	1	1.5	2.1
		四川中部丘陵^[35]	y=15.066x+52.51	146		0.5	1.2	1.8
		安徽淮北^[48]	y=56.657 lnx +47.049	28	1	1.3	1.5	1.8
有机质/ (g/kg)	全国	内蒙古锡林浩特^[43]☆	y=19.83 lnx +21.41	40			12	19	32
		山西原平^[24]☆	y =14.326 lnx +34.997				12	23	47
		安徽淮北^[48]	y=59.052 lnx -95.284	46	12	14	16	20	23	27
		湖南红壤^[49]	y=22.74 lnx -2.06	57	10	15	24	37	57
		湖南水稻土^[49]	y=23.32 lnx -5.71	99	11	17	26	40	61
		四川中部丘陵^[35]	y=1.226x+48.429	146	1	9	18	26	34	42

级别		7	6	5	4	3	2	1
相对产量		<50	50~60	60~70	70~80	80~90	90~100	≥100
碱解氮/ (mg/kg)	东北平原	<42	42~67	67~105	105~166	166~263	263~417	≥417
	黄淮海平原	<30	30~42	42~61	61~87	87~124	124~177	≥177
	黄土高原	<30	30~43	43~62	62~90	90~131	131~191	≥191
	西南山地丘陵区	<36	36~56	56~88	88~140	140~221	221~349	≥349
全氮/(g/kg)	全国	<0.25	0.25~0.42	0.42~0.70	0.70~1.2	1.2~2.1	2.1~3.5	≥3.5
有机质/(g/kg)	全国	<3.8	3.8~7.4	7.4~15	15~30	30~58	≥58

级别		7	6	5	4	3	2	1
相对产量		<50	50~60	60~70	70~80	80~90	90~100	≥100
碱解氮/ (mg/kg)	东北平原	<42	42~67	67~105	105~166	166~263	263~417	≥417
	黄淮海平原	<30	30~42	42~61	61~87	87~124	124~177	≥177
	黄土高原	<30	30~43	43~62	62~90	90~131	131~191	≥191
	西南山地丘陵区	<36	36~56	56~88	88~140	140~221	221~349	≥349
全氮/(g/kg)	全国	<0.25	0.25~0.42	0.42~0.70	0.70~1.2	1.2~2.1	2.1~3.5	≥3.5
有机质/(g/kg)	全国	<3.8	3.8~7.4	7.4~15	15~30	30~58	≥58

目标产量/(t/hm²)	级别	7	6	5	4	3	2	1
目标产量/(t/hm²)	相对产量/%	<50	50~60	60~70	70~80	80~90	90~100	>100
6.0	A	≥166	138	110	83	55	28	0
	B	≥207	173	138	104	69	35	0
	C	≥276	230	184	138	92	46	0
7.5	A	≥207	173	138	104	69	35	0
	B	≥259	216	173	129	86	43	0
	C	≥345	288	230	173	116	57	0
9.0	A	≥248	207	166	124	83	41	0
	B	≥311	259	207	155	104	52	0
	C	≥414	346	275	207	139	68	0
10.5	A	≥290	242	193	145	97	48	0
	B	≥362	302	242	181	121	60	0
	C	≥483	403	321	242	162	80	0
12.0	A	≥331	276	221	166	110	55	0
	B	≥414	345	276	207	138	69	0
	C	≥552	461	367	276	185	91	0
13.5	A	≥373	311	248	186	124	62	0
	B	≥466	388	311	233	155	78	0
	C	≥621	519	413	311	208	103	0
15.0	A	≥414	345	276	207	138	69	0
	B	≥518	431	345	259	173	86	0
	C	≥690	576	459	345	231	114	0