《稻田土壤肥力等级划分和培肥技术规程》

1、稻田土壤肥力等级划分和培肥技术规程编制说明（一）项目背景1.任务来源根据湖南省市场监督管理局文件湖南省市场监督管理局关于下达 2020 年地方标准制修订项目计划的通知（湘市监标函 202021 号），拟在2020年-2021年完成稻田土壤肥力等级划分和培肥技术规程地方标准的制定工作。2.制定标准的目的、意义湖南省是我国重要的粮食生产基地，水稻种植面积和产量多年来位居全国首位。近年来，随着高标准粮田建设的顺利推进，以及测土配方施肥技术、秸秆还田、冬季绿肥种植等的大力发展，湖南省主要水稻生产区域的耕地等级得到普遍提升。在未来的耕地评价中，关于农田基础设施、地形地貌等指标在评价方法中的作用已逐渐趋于

2、一致，而土壤酸碱度、有机质和养分等有关肥力状况的指标将进一步凸显。根据湖南省农业区划，湖南省水稻生产分为四个区域，即湘北平原区、湘中湘东丘陵区、湘西山区和湘南丘陵山区，不同水稻生产区域，施肥种类、用量、运筹和秸秆还田方式等管理措施差异较大，单产水平不一，这些因素均可能导致土壤肥力明显不同。因此，精准划分不同水稻生产区域的稻田土壤肥力等级显得十分重要。土壤肥力是表征土壤肥沃性的一个重要指标，它可以衡量土壤能够提供作物生长所需的各种养分的能力，是土壤各种基本性质的综合表现。以往的研究主要通过Fuzzy、全量数据集、最小数据集等方法对土壤肥力指标进行加权，通过土壤肥力质量指数来量化土壤肥力水平。目前

3、的肥力评价方法主要考虑土壤指标：比如土壤pH、有机质、氮磷钾、容重、团聚体、酶活性、土壤微生物量碳氮等，但指标考虑再多，也不能完全反应土壤的生产力。水稻土的高产与低产除了受土壤性质影响之外，水稻品种、水肥管理、病虫害防治措施等均可以显著影响水稻产量。因此，传统的肥力评价方法中往往会出现以下问题：土壤肥力较高时由于管理水平不当导致的水稻降低，以及土壤肥力较低时由于提高管理水平获得了较高的产量。这两种情况的下进行土壤肥力评价时就要综合考虑土壤综合肥力指数和水稻产量。同时，原有国家和行业标准一般采用绝对产量，而水稻品种更新较快，采用绝对产量的标准一般在5年之后就落后于 生产实际，因此，本标准采用相对

4、产量代替绝对产量，可以保证标准的长期应用。水稻土肥力等级划分是从农业生产角度出发，在传统的土壤理化生理指标之外，将水稻相对产量作为表征土壤未知属性和人为因素综合指标的因子，首先构建不同稻作区土壤综合肥力指数范围和幅度，然后结合相对产量评估不同稻作区肥力和产量水平，最后根据土壤综合肥力指数与相对产量的吻合度推荐该区域的土壤培肥技术。（二）工作简况1.项目主要参加单位及人员分工湖南省土壤肥料研究所是该标准编制的承担单位，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所等单位参与起草，湖南省农业农村厅归口。项目参加人员具有多年的土壤培肥与耕作种植工作经历。主要参加人员及分工见表1。表1 项目参加单位及人员分工

5、序号姓名工作单位专业职称分工1孙耿湖南省土壤肥料研究所土壤肥料助研项目负责2孙梅湖南省土壤肥料研究所土壤助研数据收集3龙泽东湖南省土壤肥料研究所土壤环境助研数据分析4罗尊长湖南省土壤肥料研究所土壤农化研究员项目指导5张会民中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤培肥与改良研究员技术指导6黄晶中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤培肥助研数据调研与分析7刘杰湖南省土壤肥料研究所土壤肥料副研参数校对8石丽红湖南省土壤肥料研究所土壤肥料副研数据收集9李冬初中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤养分管理高级农艺师数据调研与分析2.主要工作过程2016年1月至2019年10月，在标准立项之前，

6、项目主持单位湖南省土壤肥料研究所与中国农业科学院农业资源与农业区划研究所等单位，依托国家重点研发计划高产稻田肥力变化与培肥耕作途径（2016YFD0300901），以稻田不同培肥模式及不同耕作方式与稻草还田两个长期定位试验为点，以第二次土壤普查至今的稻田土壤肥力时间变化为线，以湖南省典型水稻生产区域稻田土壤肥力调查研究为面，点线面结合，进行了初步统计分析，为标准的制定奠定了坚实的基础。2019年11月至2019年12月，承担单位与参与单位协同会商，形成标准编制小组，收集、查阅了大量国内相关标准、文献等技术资料，完成并递交标准申报书。2020年1月至2020年6月，在标准项目的任务下达后，标准起

7、草小组明确了工作指导思想，制定了工作原则，确定了起草小组人员的分工。2020年6月至10月，基于前期科研试验数据分析与生产实践经验，起草小组总结专家咨询与实际调查，并内部多次研讨修改，形成了标准征求意见稿。（三）标准编制原则依据和确定地方标准主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的依据，地方标准修订项目，还应当列出和原标准主要差异情况 本标准编写原则：叙述正确无误，文字表达准确易懂，技术内容科学合理，具有较强的指导性和可操作性。标准的构成严谨合理，内容编排、层次划分等符合逻辑与规定。本标准的格式符合GB/T 1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准的结构和起草规

8、则的规定。一是科学性原则：针对目前湖南省稻田土壤肥力分级和培肥中存在的问题，依托多年的定位试验研究和耕地质量调查数据库，积极吸收现有成熟的土壤肥力分级方法并进一步优化，同时提出了培肥的技术方案，理论与实际结合。二是先进性原则：在广泛调研的基础上，充分吸收和利用现有科研成果和成熟技术，提出了将水稻相对产量作为表征土壤未知属性和人为因素综合指标的因子进一步划分稻田土壤肥力等级的思路，提高了土壤肥力评价等级与大田实际生产情况的吻合度。三是可操作性则：选取指标的易获得，技术易学易操作，易推广应用，标准所有技术参数均在生产中进行了验证熟化，效果稳定，可操作性强，在生产中具有实用性。本标准主要内容的依据：

9、1.水稻生产区域划分参照湖南省农业区划，基于三个分区原则，即1）水稻品种对生态条件有相对一致的适应性；2）自然条件和社会经济条件的基本相似性；3）水稻生产特点及其发展方向的相似性。湖南省水稻种植分为四个区域，即洞庭湖平原区、湘中湘东丘陵区、湘西山区和湘南丘陵山区，各区域所辖地区见表2。表2. 湖南省水稻生产区域分类区域所辖地区洞庭湖平原区武陵区、鼎城区、安乡县、汉寿县、澧县、临澧县、桃源县、石门县、津市市、岳阳楼区、君山区、云溪区、岳阳县、平江县、湘阴县、华容县、汨罗市、临湘市、资阳区、赫山区、大通湖区、南县、沅江市、望城、宁乡市湘中湘东丘陵芙蓉区、天心区、岳麓区、开福区、雨花区、望城区、长沙

10、县、宁乡县、浏阳市、天元区、荷塘区、芦淞区、石峰区、云龙示范区、株洲县、攸县、茶陵县、醴陵市、雨湖区、岳塘区、湘潭县、韶山市、湘乡市、经开区、昭山区、雁峰区、石鼓区、珠晖区、蒸湘区、南岳区、衡阳县、衡南县、衡山县、衡东县、祁东县、耒阳市、常宁市、双清区、大祥区、北塔区、邵东县、新邵县、邵阳县、隆回县、洞口县、新宁县、城步县、武冈市、娄星区、双峰县、涟源市、岳阳县、平江县、临湘市、安仁县、永兴县湘南丘陵山区零陵区、冷水滩区、道县、祁阳县、东安县、双牌县、江永县、宁远县、蓝山县、新田县、江华县、苏仙区、北湖区、安仁县、桂阳县、永兴县、宜章县、嘉禾县、临武县、汝城县、桂东县、资兴市、炎陵县湘西山区吉

11、首市、泸溪县、凤凰县、花垣县、保靖县、古丈县、永顺县、龙山县、永定区、武陵源区、慈利县、桑植县、鹤城区、中方县、沅陵县、辰溪县、溆浦县、会同县、麻阳县、新晃县、芷江县、靖州县、通道县、洪江市、隆回县、洞口县、城步县、新宁县、绥宁县、冷水江市、新化县、桃江县、桃源县、澧县、石门县、安化县、东安县2.土壤综合肥力指数计算依据1）数据来源于湖南省耕地质量调查。2）稻田土壤综合肥指数的计算参照徐建明2010年编著的土壤质量指标与评价。3）肥力指标隶属度函数的选择及隶属度函数拐点值的选择参考其他相关文献。4）土壤综合肥力指数的矫正参考周卫等2015编著的低产水稻土改良与管理:理论方法技术。参考文献：徐建

12、明. 土壤质量指标与评价M. 科学出版社, 2010.肖志鹏, 张扬珠, 尹力初,等. 湖南省主要类型水稻土的基本养分状况与肥力质量评价J. 湖南农业科学, 2008(2期):71-74.王远鹏, 黄晶, 柳开娄, 等. 东北典型县域稻田土壤肥力评价及其空间变异J. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(2).孙波, 张桃林. 我国东南丘陵山区土壤肥力的综合评价J. 土壤学报, 1995, 032(004):362-369.颜雄, 彭新华, 张扬珠,等. 长期施肥下红壤性水稻土土壤肥力质量评价J. 北京农业, 2015(12).周卫. 低产水稻土改良与管理:理论方法技术M. 低产水稻土改良与

13、管理：理论方法技术. 科学出版社, 2015. 3.土壤培肥技术依据1）综合肥力指数和相对产量以按25%和75%的划分。2）培肥技术稻田土壤肥力等级评估结果、培肥原则和区域统计分析结果。3）中低肥力指数的稻田土壤培肥参考湖南省土壤肥料工作站推荐的湖南省主要农作物区域大配方。4）低肥力指数的稻田土壤以改良优先，参考 HYPERLINK /link?m=bz6aS0EBLJMsH9EhRZmnptujYcCnkqjtab7LLwtMzOtWuV2684hxs3RWGKxSyDQLXim%2F6ECnRQt4jtbZRPGbqlMoIRiSLasq032ByZ0D5bNS0aLgKadIAP4DfL

14、8ofzstJ3jiP2ox2jOj9QCp1jQb1WWZvhICtgXmBs9gm3vOH7LInox2xMHPJHJtIg7WvoU%2BOO1PtdA5%2BVn6x%2BDX7xuBZ2hxE%2BSr0%2FKRm7vcLBWIlFeb8xjzk7uEDupQL6vvbRpZR252v81IunaKWkSSOQQawZSAibG0z%2BCP16HA35hl8ctI%2F0qEHLfn5E%2FoO2nM%3D t _blank DB43T108 中低产田土类型划分和质量改造要求。（四）主要试验（或验证）分析报告、相关技术和经济影响论证情况主要分析报告1.土壤综合肥力指数计算土壤为

15、植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力，采用土壤综合肥力指数进行表示。本标准中选取稻田耕层厚度、土壤容重、pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾等指标，按照采用模糊数学中的权重加权求和进行土壤综合肥力指数计算。计算流程如下：肥力指标指标权重隶属度函数隶属度函数拐点值相关分析单项指标相关系数隶属度值综合肥力指数加乘图1. 综合肥力指数计算流程各肥力指标权重的确定。采用相关系数法计算各项肥力指标之间的相关系数，获得某一肥力指标与其他肥力指标相关系数的平均值（不包括肥力指标自身的相关系数），将该平均值与所有肥力指标相关系数平均值总和的比值作为该肥力指标的权重。肥力指标的隶属度函数的选择。

16、各项肥力指标的隶属度函数模型有两类。参考相关文献（徐建明，2010），容重和pH采用梯型隶属度函数（抛物线型，图2a），耕层厚度、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾采用正相关型隶属度函数（S型，图2b）。图1a 图1b 图2.隶属度函数模型梯型隶属度函数为：fx=1-0.9x-x3x4-x3 x3xx41.0 x2xx30.9x-x1x2-x1+0.1 x1xx20.1 xx4正相关型隶属度函数为：fx= 1.0 xx20.9x-x1x2-x1+0.1 x1xx20.1 x4.05 coml/kg时，相应的综合肥力指数对应降低0.05、0.10和0.15（周卫 2015）。3.土壤综合肥力指

17、数范围根据湖南省耕地质量调查数据，计算调查取样点的稻田土壤综合肥力指数，对各个水稻生产区域的综合肥力指数进行统计分析（表4）。表4.不同区域稻田土壤综合肥力指数范围肥力指数洞庭湖平原区湘中湘东丘陵区湘南丘陵山区湘西山区平均值0.700.710.640.62标准差0.150.140.160.16变异系数0.220.200.240.2525%分位数0.590.650.520.4975%分位数0.840.800.750.744.稻田土壤综合肥力指数分类按25%和75%的点位分布，对各个生产区域的稻田土壤综合肥力指数精准划分为高中低三类（表5）。表5. 不同区域稻田土壤综合肥力指数分类区域低中高洞庭湖

18、平原区0.84湘中湘东丘陵区0.80湘南丘陵山区0.75湘西山区0.745.稻田土壤肥力等级评估与分类获取水稻相对产量，即水稻籽粒产量与该品种区试最大产量的比值。对水稻相对产量按照85%、75%-85%和0.840.800.750.7485高肥高产175-85高肥中产285中肥高产475-85中肥中产575中肥低产60.590.650.5285低肥高产775-85低肥中产875低肥低产96.稻田土壤培肥技术6.1 原则本标准以综合肥力指数为核心，结合相对产量，对稻田土壤肥力等级进行评估，因此1-3级以保育为主， 4-6级以培肥为主，7-9级，改良优先。6.2区域稻田土壤肥力指标统计分析6.2.

19、1耕层厚度与容重各区域的平均耕层厚度在16.2-18.1 cm之间，基本为较优区间范围。耕层容重，洞庭湖平原区、湘中湘东丘陵区和湘西山区均在1.2 g/cm3左右，耕层松紧度适合，但湘南丘陵山区较高，平均达1.31 g/cm3，应当冬种绿肥翻压还田（图3）。 图3. 不同区域稻田土壤耕层厚度与容重 6.2.2 pH与有机质洞庭湖平原区和湘南丘陵山区因成土母质分别为湖积物和石灰岩，土壤pH相对较高，平均值分别为7.49和7.23。湘中湘东丘陵区和湘西山区的土壤pH平均值分别为5.75和5.95，整体偏低，部分地区酸化严重，因此，这两个区域的稻田需要增施石灰，根据多年试验结果，以每两年施一次为宜，

20、施用量为50kg/亩。湘中湘东丘陵区和湘南丘陵山区耕层有机质分别为36.5 g/kg和36.1 g/kg含量较高。洞庭湖平原区和湘西山区耕层有机质相对较低，分别为30.5 g/kg和29.2 g/kg，可适当补充有机质，应将稻草粉碎还田，并且冬种绿肥翻压还田。 图4. 不同区域稻田土壤pH和有机质6.2.3氮含量土壤全氮含量，洞庭湖平原区、湘中湘东丘陵区和湘南丘陵山区相对较为丰富，平均为1.98 g/kg，2.10 g/kg和2.24 g/kg，湘西山区略低，平均为1.86 g/kg。土壤碱解氮含量与全氮趋势基本一致，其中湘西山区含量为150.8 mg/kg，因此，该区域应考虑氮素的适量补充。

21、 图5. 不同区域稻田土壤全氮和碱解氮6.2.4有效磷和速效钾土壤有效磷含量以湘南山区较高，平均达33.0 mg/kg, 洞庭湖平原区次之，为19.6 mg/kg。湘中湘东丘陵区和湘西山区分别为19.6 mg/kg、15.3 mg/kg和14.0 mg/kg，且分布不均，空间差异大，需加强磷的施入和统筹。 土壤速效钾含量以湘南丘陵山区较高，平均为133.8 mg/kg,其他三个区域中等，分别为105.6 mg/kg、100.2 mg/kg和103.6 mg/kg。整体上，四个区域的速效钾含量中等，需适当补充钾素，并冬种绿肥翻压还田。 图6. 不同区域稻田土壤有效磷和速效钾6.3高肥力指数施肥参

22、考第2级和第3级尽管综合肥力指数较高，但因管理或其他原因，水稻未发挥产量潜能，应加强管理，并参照何萍等编著基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥方法进行施肥；水稻推荐施肥技术主要采用基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法（何萍等，2018），该方法结合计算机技术，建立问答式界面，把复杂的施肥原理简化为农技推广部门和农民方便使用的养分管理专家系统（Nutrient Expert），简称NE系统。NE系统可以通过了解过去 3年5年的产量水平和施肥历史完成施肥推荐，其既适合指导农户，也适合大面积区域推荐施肥，已在水稻等作物上广泛使用。目前，NE系统已经开发了手机微信版，具体操作流程可通过如下二维码扫码进

23、入，或微信搜索“养分专家”，并按界面要求执行。6.4 中等肥力指数施肥参考湖南省主要农作物区域大配方是湖南省土壤肥料工作站根据多年的土壤测试和田间肥效试验数据结果，推荐四大区域的农作物专用配方肥及施用量，本标准各区域稻田土壤中等肥力指数的第4、第5和第6级，其培肥应基于该推荐配方，并结合稻草还田、冬种绿肥翻压还田等。具体配方和施用量见表7.表7. 水稻专用肥区域培肥推荐表水稻季施肥量（kg）湘中湘东丘陵区湘南丘陵山区湘西山区洞庭湖平原区（N:P205:K2O)（N:P205:K2O)（N:P205:K2O)（N:P205:K2O)早稻25%低浓度12-5-811-6-811-6-813-5-7

24、基肥施用量5050505030%中浓度14-7-913-8-912-8-1015-6-9基肥施用量4040404045%高浓度21-10-1420-10-1520-11-1421-10-14基肥施用量30303030中稻25%低浓度11-5-912-5-811-5-913-5-7基肥施用量5050505030%中浓度14-6-1015-6-912-7-1115-6-9基肥施用量4040404045%高浓度21-9-1520-9-1620-10-1522-10-13基肥施用量35353535晚稻25%低浓度12-4-912-4-913-4-813-4-8基肥施用量5050505030%中浓度14

25、-4-1214-4-1214-5-1116-4-10基肥施用量4040404045%高浓度20-7-1820-7-1820-8-1722-9-14基肥施用量353535356.5 低肥力指数培肥第7至第9级，应参照 HYPERLINK /link?m=bz6aS0EBLJMsH9EhRZmnptujYcCnkqjtab7LLwtMzOtWuV2684hxs3RWGKxSyDQLXim%2F6ECnRQt4jtbZRPGbqlMoIRiSLasq032ByZ0D5bNS0aLgKadIAP4DfL8ofzstJ3jiP2ox2jOj9QCp1jQb1WWZvhICtgXmBs9gm3vOH7LI

26、nox2xMHPJHJtIg7WvoU%2BOO1PtdA5%2BVn6x%2BDX7xuBZ2hxE%2BSr0%2FKRm7vcLBWIlFeb8xjzk7uEDupQL6vvbRpZR252v81IunaKWkSSOQQawZSAibG0z%2BCP16HA35hl8ctI%2F0qEHLfn5E%2FoO2nM%3D t _blank DB43T108 中低产田土类型划分和质量改造要求，突破障碍因子，并参照湖南省主要农作物区域大配方培肥。6.6 培肥技术根据稻田土壤肥力等级评估结果、培肥原则和区域统计分析结果，不同水稻生产区域推荐相应的培肥管理技术措施。表8. 稻田土壤培肥技术等级洞庭

27、湖平原区湘中湘东丘陵区湘南丘陵山区湘西山区1维持常规管理2基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥方法34秸秆粉碎全量还田；冬种绿肥翻压还田秸秆粉碎全量还田；冬种绿肥翻压还田；每隔2年施石灰一次，100kg/亩秸秆粉碎全量还田；冬种绿肥翻压还田秸秆粉碎全量还田；冬种绿肥翻压还田；每隔2年施石灰一次， 100kg/亩567 HYPERLINK /link?m=bz6aS0EBLJMsH9EhRZmnptujYcCnkqjtab7LLwtMzOtWuV2684hxs3RWGKxSyDQLXim%2F6ECnRQt4jtbZRPGbqlMoIRiSLasq032ByZ0D5bNS0aLgKadIAP4D

28、fL8ofzstJ3jiP2ox2jOj9QCp1jQb1WWZvhICtgXmBs9gm3vOH7LInox2xMHPJHJtIg7WvoU%2BOO1PtdA5%2BVn6x%2BDX7xuBZ2hxE%2BSr0%2FKRm7vcLBWIlFeb8xjzk7uEDupQL6vvbRpZR252v81IunaKWkSSOQQawZSAibG0z%2BCP16HA35hl8ctI%2F0qEHLfn5E%2FoO2nM%3D t _blank DB43T108 中低产田土类型划分和质量改造要求89注：4-9级均参照湖南省主要农作物区域大配方，4-6级以该配方为基础，7-9级则在改良的基础上参

29、照该配方。技术论证 1 、解决了传统肥力评价与产量不匹配问题目前的肥力评价方法主要考虑土壤指标：比如土壤pH、有机质、氮磷钾、容重、团聚体、酶活性、土壤微生物量碳氮等。纵使指标考虑再多，也不能完全反应土壤的肥力状况。但是，稻田的高产与低产除了受土壤性质影响之外，水稻品种、水肥管理、病虫害防治措施等均可以显著影响水稻产量。除了传统的土壤pH、有机质、速效磷和速效钾等指标之外，将水稻相对产量作为表征土壤未知属性和人为因素的综合指标），再结合土壤肥力指数，从而获得较为可行的土壤肥力等级。2 、标准的应用价值具有延续性原有国家和行业标准一般采用绝对产量，而水稻品种更新较快，采用绝对产量的标准一般在5年

30、之后就落后于生产实际，因此，本标准采用相对产量代替绝对产量，可以保证标准的长期应用。3 、评价选用的指标可操作性较强综合肥力指数计算所需的耕层厚度、土壤容重、pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾均为常用指标，基层农技人员均具备这些指标的分析能力。经济影响论证 1 、合理的划分水稻土地力等级通过实施本标准，能显著避免传统的肥力评价方法中肥力指数与实际生产不符的问题：比如：土壤肥力较高时由于管理水平不当导致的水稻产量降低，以及土壤肥力较低时由于提高管理水平获得了较高的产量，从而有利于人们更加有针对性的利用土壤地力进行产量评估。经定点监测显示：稻田的综合肥力指数与水稻产量高度相关（P0.01）

31、，且高地力稻田的水稻产量明显高于中低地力。依据该标准可以更合理的区分高中低地力的稻田，且操作简单。2 、精准指导水稻土改良措施本标准不仅能有效提升土壤地力评估的合理性和准确性，还能对稻田的合理施肥和建立可持续的稻田管理措施起到重要的促进作用，对该区域的化肥减施和稻田资源的可持续利用均具有重要的理论和实践意义。3 、土壤地力评价的个性化服务该标准获得的水稻土地力等级可以为国家和地方政府的耕地补偿和土地流转等提供合理依据。（五）国内外现行相关法律、法规和标准情况经查阅，国外暂无相关法律、法规和标准。针对我国地形地貌复杂，耕地类型多样，国家先后出台了耕地地力和质量等划分的相关标准，如农用地质量分等规程（GB/T 28407-2012），规定了农用地质量等级的评定，适用于县级行政区内现有农用地和宜农未利用地；农业行业标准全国耕地类型区、耕地地力等级划分（NY/T 309-1996），规定了全国七个耕地类型区的主要特征，十个耕地地力等级分等指标，适用于确定耕地类型区分布区范围和耕地地力等级；农业行业标准耕地质量划分规范（NY/T 2872-2015）和国家标准耕地质量等级标准（GB/T33469-2016），规定了耕地质量区域划分、指标确定、耕地质量等级划分流程等内容，适用于各级行政区特定区域内耕地质量等级划分。湖南省根据地域特点，