科学施肥原理与新技术演示文稿

科学施肥原理与新技术演示文稿当前1页，总共106页。科学施肥原理与新技术当前2页，总共106页。我国粮食安全状况我国粮食安全现状是处于低水平、偏紧张的供求阶段。当前3页，总共106页。DoubleGreenRevolutionMEETINGCEREALDEMANDWHILEPROTECTINGNATURALRESOURCESANDIMPROVINGENVIRONMENTALQUALITY(Cassmanetal.Annu.Rev.Environ.Resour.2003)当前4页，总共106页。5表10-2几个国家的肥料使用量与谷物产量谷物单产肥料使用量欧洲6115326美国475399日本5846400非洲10709南美198633（单位：kg/ha）当前5页，总共106页。0500100015002000250030003500400019751978198219851988199119941997肥料施用量与粮食总产量的关系粮食产量(万吨)肥料施用量(万吨)肥料施用量粮食总产量15000200002500030000350004000045000500005500060000650007000075000肥料施用量粮食总产量当前6页，总共106页。Fig1.ProductionandConsumptionFig2.ChemicalApplicationandGrainProductFig3.FertilizerRatioofGrainsCostFig4.UnitChemicalFertilizerCostofGrainProduction当前7页，总共106页。8

—利用率不高造成资源的浪费

—使用方法不当，造成生态环境恶化我国农业资源的利用水平还很低。灌溉水利用率

为43%，低于国际先进水平30%；降水利用率约

为45%，仅相当于世界先进水平的25%。每年化肥施用量超过860亿斤（纯养分），是世

界上肥料用量最多的国家，然而氮肥当季利用率

仅30%，每年氮肥损失近400亿元，肥料利用效率

不高。全国农药年产量超过8亿斤（有效成分），居世界

第二位，但有效利用率只有30%，农药浪费严重

并造成污染。以化肥为例当前8页，总共106页。化肥、农药和农膜造成的面源污染问题严重。我国化肥年使用量达到4400多万吨，大部分流失造成地表水富营养化和地下水硝酸盐污染；全国农药年使用量近130万吨，污染的农田面积达到1.36亿亩；地膜覆盖正由“白色革命”演变为“白色污染”。秸秆焚烧造成环境污染、大气污染，土壤生态破坏，甚至危及正常交通安全。当前9页，总共106页。3.生物多样性的减少（高产量品种的普及）。动植物的数量是一种资源，而其多样性也是一种资源。近亲繁殖-----生命力的衰退杂交优势-----新品种，种群的诞生4.大规模单作经营化的倾向单作经营----一农场大规模栽培单一作物复合经营----一农场栽培多种作物或饲养多种家畜结果：连作障害；地力低下

----有机农业的再认识当前10页，总共106页。涉及到农村生态环境农村生活垃圾和污水未经处理随意排放，导致农村环境卫生状况恶化。我国农村每天产生的生活垃圾达100多万吨，大部分未经处理，成为蚊蝇孳生地和地表水、地下水的重要污染源。畜禽粪便造成的污染问题日益突出。我国猪、牛、鸡三大类畜禽粪便年排放化学需氧量（COD）6900多万吨，是全国工业和生活污水COD的5倍以上，成为首要污染源。

当前11页，总共106页。Pollution当前12页，总共106页。当前13页，总共106页。这就是在西安,就是在这个地方有人花了30多万吃了一顿饭

当前14页，总共106页。当前15页，总共106页。*16当前16页，总共106页。当前17页，总共106页。营养元素过剩的症状

氮——叶色浓绿，叶片大而柔软，少花,徒长磷——易引起锌及铜缺乏症状，易引起铁缺乏症状，下部叶出现红斑钾——易造成钙及镁缺乏症状，叶尖焦枯钙——土壤易成中性或碱性，引起微量元素不足(铁,锰,锌)，叶肉颜色变淡，叶尖红色斑点或条纹斑出现镁——叶尖萎凋，叶片组织色泽叶尖处淡色，叶基部色泽正常硫——盐害，叶缘焦枯铁——易引起缺锰症硼——先叶尖，叶缘黄化后，全叶黄化，并落叶，由成熟叶开始产生病症锌——叶尖及叶缘色泽较淡随后坏疽，叶尖有水浸状小点锰——异常性落叶铜——叶肉组织色泽较淡呈条纹状当前18页，总共106页。营养元素缺乏的外观特征

氮——生长势差，全株黄化，叶片呈淡绿，老叶变黄，干枯及脱落磷——叶片暗绿色，下部叶片后期出现红色斑点或紫色斑点，并坏疽-钾——老叶生斑点（白色或黄色），斑点后期呈现坏疽钙——新叶叶缘波浪状，新叶叶缘变红黄镁——老叶黄化，初期由叶肉细胞变黄，叶缘仍保持绿色，严重时黄化部位转坏疽，落叶硫——新叶呈淡黄色，叶型不变，全柱变黄铁——幼叶黄化，老叶绿色，叶片淡黄，不出现坏疽或坏死硼——新叶枯萎并陆续生长新芽又枯萎，节间缩短，叶柄表皮有横裂纹，表皮龟裂呈横纹，维管束曲折或横断裂锌——小叶,嵌纹或脉缘，根生长不良，叶片黄化，坏疽锰——叶片黄化，淡绿或灰白条纹，幼叶黄化，严重时有坏疽现象铜——叶片尖端凋萎，叶片弯曲呈杯状钼——老叶色泽变淡，黄化，全株色泽变黄，落叶当前19页，总共106页。个性:

不同植物以及同一植物的不同生育期所需养分不同植物的营养特性一.植物营养的共性

如水稻需Si，豆科植物需Co，块茎、块根类植物需K。豆科植物需N少。棉、麻需Na。油菜、糖用甜菜需B等。共性:

所有植物生长发育必需16种元素当前20页，总共106页。水稻、小麦等禾谷类作含Si多

当前21页，总共106页。马铃薯、甘薯含K多

当前22页，总共106页。豆科作物含N多当前23页，总共106页。（2）有益元素的种类和功能元素名称 主要生理功能主要受益植物

硅 增强植物的硬度 禾本科植物 (如水稻、小麦、大麦)

钴 维生素B12合成 豆科固氮植物 调节酶或激素活性 (必需)

钠

参与C4或CAM光合途径

C4 代替钾参与细胞渗透压 植物(如甜菜等) 调节、部分酶激活

镍

豆科植物脲酶的组成豆科植物

铝 （尚未明确）

喜酸性植物(如茶树) 当前24页，总共106页。2.毒性较大的元素

如：I、Br、F、Al、Cr、Pb、Cd、Hg3.植物的超积累吸收及其利用

超积累植物植物修复植物开矿4.植物营养遗传特性的差异

不同种类或同一种类不同品种的植物：（1）对元素的种类和数量需要不同（2）对肥料的需要量不同当前25页，总共106页。磷的临界期在幼苗期；玉米氮素最大效率期在喇叭口到抽穗初期；小麦氮素最大效率期在拔节到抽穗期；棉花氮素最大效率期是在开花结铃期。

植物各生育期的营养特性植物通过根系由土壤中吸收养分的整个时期,就叫植物营养期。

一般作物吸收三要素的规律是:生长初期吸收的数量和强度都较低,随着生长期的推移,对营养物质的吸收逐渐增加,到成熟阶段,又趋于减少。植物营养期:植物营养阶段性:植物营养临界期:

是指营养元素过多或过少或营养元素间的不平衡,对于植物生长发育起着明显不良的那段时间.当前26页，总共106页。二、植物不同生育期的营养特性生育期营养生长期生殖生长期作物营养期：植物根系从介质中吸收养分的时期。作物吸收养分的一般规律：吸收速率生长时间当前27页，总共106页。水稻：在营养生长期适于NH4-N到生殖生长期则适于NO3-N烟草：则以NO3-N较合适。不仅可提高产量,而且还可改善品质，增强燃烧醒，而NH4-N可增强烟草的芳香化合物，所以NH4NO3是烟草适宜的氮肥品种花卉：硝酸盐型:一串红.百日草.牵牛.

共存型:香石竹.秋海棠.百合类20-40%铵态氮共用型:唐菖蒲肥料不同的形态:NH4-NNO3-N当前28页，总共106页。当前29页，总共106页。缺乏适宜中毒生长养分供应与植物生长的关系当前30页，总共106页。施肥量产量231收获物产量和品质效应曲线示意图产量（干物质重量）品质（糖、蛋白质和矿物质含量）当前31页，总共106页。有关科学施肥的几个定律当前32页，总共106页。养分归还学说

德国化学家李比西1840年提出:植物从土壤中吸收养分每年收获必带走某些物质使土壤贫瘠如果不正确归还带走的物质土壤就要衰竭要维持地力必须归还养分给土壤JustusvonLiebig1803-1873当前33页，总共106页。作用：1、调节土壤和人类之间的物质交换，不以养分归还为基础的耕作是掠夺性的耕作制度。2、对当时的化肥工业的兴起和发展起到了巨大的推动作用当前34页，总共106页。

评价：1、养分要归还，不是取走的都归还，不缺的可不归还。2、归还的数量，不是取多少归还多少，而是归还多于取走。因为肥料利用率低，地力要提高。当前35页，总共106页。作物产量的高低受土壤中相对含量最低的养分所制约。也就是说，决定作物产量的是土壤中相对含量最少的养分。最小养分律示意图最小养分律（1843年）当前36页，总共106页。最小养分律示意图最小养分随条件而变化的示意图当前37页，总共106页。限制因子率

1905年英国Blackman把最小养分律扩大到养分以外的生态因子，这就是限制因子律。作物的产量受各种生态因子中最低因子的影响，任何一个生态因子不足，都可成为影响作物生长的限制因子。意义：帮我们发现生产上限制作物生长的主要矛盾。当前38页，总共106页。木桶效应当前39页，总共106页。报酬递减律当前40页，总共106页。德国的农业化学家米采利希（E.A.Mitscherlich1909）等人通过燕麦施用磷肥试验证明：

在其它技术相对稳定的前提下，随着施磷量的渐次增加，燕麦的干物质量也随之增加，但干物质的增产量却随施肥磷量的增加而呈递减趋势，这与报酬递减律相一致。

增加一个单位某一生长因素（其它生长因素恒定时）所引起的作物产量增长率与该因素所能达到的最高产量和现有产量之差成正比。米采利希学说当前41页，总共106页。英国洛桑试验站鲁茨(Lawes)当前42页，总共106页。一、计量施肥计量施肥是根据作物的需肥规律，土壤供肥特性与肥料效应，在产前提出氮、磷、钾和微肥的适宜用量和比例及其相应的施肥技术。我国推行的计量施肥方法很多，有养分平衡法，土壤肥力指标法和肥料效应函数法等。当前43页，总共106页。2004年6月9日，温家宝总理在湖北省枝江市安福寺镇听取了村民曾祥华急需测土施肥的要求。农业部快速反应并提出全面大力推广测土配方施肥的建议，从而拉开了我国新一轮测土配方施肥推广的序幕。当前44页，总共106页。测土配方施肥（soiltestingandformulatedfertilization）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。实现“增产、增收、环保”等目标。当前45页，总共106页。基本情况2005年国家投入资金2亿元，建立200个测土施肥项目县。2006年国家投入资金5亿元，新建项目县400个，项目县总数达到600个2006年2007年国家投入资金9亿元，新建项目县600个，项目县总数达到1200个2007年2008年国家投入资金11.5亿元，新建项目县600多个，项目县总数达到1800多个。2008年2005年当前46页，总共106页。取得的成效—增产增收2006年2007年免费为近8000万农户提供了测土配方施肥服务，减少不合理施肥240万吨(实物量)，提高了肥料利用率,平均每亩增收节支25元，节本增效120多亿元。2005年

免费为4000多万农户提供测土配方施肥服务，推广测土配方施肥面积2.6亿亩，减少不合理用肥50万吨（折纯，下同）左右，亩均节本增效25元以上免费为1亿以上农户提供测土配方施肥服务，推广测土配方施肥面积6.4亿亩。肥料利用率提高3个百分点以上，亩节本增效25元以上当前47页，总共106页。当前48页，总共106页。测土配方施肥实施情况项目2005年2006年2007年2008年资金（亿元）25911.5项目县（个数）20060012001861推广面积（亿亩）2.66.49覆盖作物粮食作物粮食、经济作物粮食、经济作物粮食、经济、园艺作物当前49页，总共106页。养分平衡法养分平衡法是以作物与土壤之间养分供求平衡为目的，根据作物需肥量与土壤供肥之差，求得实现计划产量所需肥料量。计算公式为：

计划产量所需养分量（Kg/亩）－土壤供肥量（Kg/亩）施肥量＝（Kg/亩）肥料养分含量（％）×肥料利用率（％）当前50页，总共106页。（一）农作物需肥量作物需肥料可通过分析常见成熟农作物植株的养分含量而获得。当前51页，总共106页。

常见作物百公斤经济产量所需养分Kg

作物收获物NP2O5K2O水稻籽粒2.1-2.40.9-1.32.1-3.3冬小麦籽粒3.01.252.50春小麦籽粒3.01.02.50玉米籽粒2.570.862.14甘薯鲜块根0.350.180.55马铃薯鲜块根0.500.201.06大豆豆粒3.090.862.86当前52页，总共106页。土壤供肥量1、田间试验法在有代表性地块上进行缺乏施该元素肥料的田间小区，如：

施肥

PKNKNP

玉米产量Kg/亩

380420450则该土壤

供氮量为：（380/100）×2.75＝9.77Kg/亩

供磷量为：（420/100）×0.86＝3.61Kg/亩

供钾量为：（450/100）×2.14＝9.63Kg/亩当前53页，总共106页。2、测土法

利用化学法测定，并利用土壤养分利用系数进行校正。土壤有效养分校正系数（％）＝

×100

缺素区作物吸收养分量（Kg/亩）土壤养分测定值（mg/Kg）当前54页，总共106页。肥料利用率

可利用田间差减法求得：肥料利用率（％）＝

×100％

a：施肥区农作物吸收养分量（Kg/亩）

b：不施肥区农作物吸收养分量（Kg/亩）

c：肥料施用量（Kg/亩）

d：肥料中养分含量（％）c×da－b当前55页，总共106页。肥料中养分含量肥料中的养分是一个重要参数，各成品化肥在包装袋上一般有注明。常用化肥可查表，否则需进行化学测定。当前56页，总共106页。计划产量指标1、以地定产农作物对土壤肥力的依存率（％）＝

×100％

无肥区农作物产量

完全肥区农作物产量当前57页，总共106页。

x/y(%)＝18.29＋0.126x(n＝28)70·r＝0.8507

依

60·存率

50·％

40·····200300400500

无肥区玉米产量公斤/亩当前58页，总共106页。2、以产定产以前三年的平均产量＋15％当前59页，总共106页。肥料效应函数法

肥料施用量和作物产量之间的关系式称为肥料效应函数。设计一元或多元肥料施用量或配比方案机械田间试验。根据试验结果配置在该条件下的施肥量与产量关系的回归方程，并根据这个方程式计算出最高产量的施肥量，经济最佳施肥量，经济合理施肥量等。当前60页，总共106页。一元二次肥料效应函数及一般模式其数学模型为：ŷ＝b0＋b1x＋b2x2

式中，x为自变量表示肥料施用量；y为因变量表示肥料用量为x时的产量；

b0为常数项，表示不施肥时的产量；b1为一次项系数；b2为二次项系数。

b2＝0肥料效应函数呈直线型

b2>0肥料效应函数呈递增型

b2<0肥料效应函数呈递减型当前61页，总共106页。一元肥料试验方案及效应函数的

简单配量

以四水平试验方案为例：施用量为：0d2d3d

d代表施肥处理施肥水平为：061218

d＝6

产量为：y1y2y3y4当前62页，总共106页。配置回归方程：ŷ＝b0＋b1x＋b2x2b0＝1/20【19y1＋3（y2－y3）＋y4】b1＝1/20d（－21y1＋13y2＋17y3－9y4）b2＝1/4d2（y1

－y2－y3

－y4）当前63页，总共106页。第一阶段第二阶段第三阶段总产量C转向点边际产量平均增产量Y产量施肥量Xyo当前64页，总共106页。经济最佳施肥量：边际产量等于边际成本时，利润最大Δy·Py＝Δx·PxΔy/Δx＝Px/Py微分得：

dy/dx＝Px/Py当前65页，总共106页。一元方程求导：y＝b0＋b1x＋b2x2dy/dx=b1+2b2x因为dy/dx＝Px/Py所以b1+2b2x＝Px/Pyx＝

Px/Py－b12b2

当前66页，总共106页。求最高产量时的施肥量，即达到最高产量的边际产量等于零的施肥量。

dy/dx＝0b1+2b2x＝0b1，b2为已知值，代入可求出x即最高产量的施肥量。当前67页，总共106页。当前68页，总共106页。当前69页，总共106页。二、信息技术在科学施肥中的应用当前70页，总共106页。1、摄影测量与遥感RS（RemoteSenting）２、全球定位系统

GPS（GlobalPositionSystem）

3、地理信息系统GIS(GeographicInformationSystem)3S技术当前71页，总共106页。我国神舟号飞船

当前72页，总共106页。台湾岛的遥感影象：能清楚的看到全岛的地貌。

当前73页，总共106页。洋桔梗種苗影像選別分級移植機当前74页，总共106页。当前75页，总共106页。当前76页，总共106页。影像區（影像選別分級--in）当前77页，总共106页。影像區（影像選別分級--out）当前78页，总共106页。影像區（影像選別分級）当前79页，总共106页。三、无土栽培当前80页，总共106页。无土栽培的特点

1.产量高，品质优，效益大。2.节省肥、水用量。3.防止土壤连作病害及土壤盐分积累造成的生理障碍。当前81页，总共106页。4.栽培地点的选择受土壤、地形的局限较小，空闲荒地、河滩地、盐碱地以及城市楼顶、阳台都可以栽培，极大地提高了土地利用率。当前82页，总共106页。5.有利于保护栽培向机械化、自动化、现代化的管理方向发展。当前83页，总共106页。6.产品清洁卫生，无污染。当前84页，总共106页。无土栽培的型式

㈠无土栽培的主要方式

按照固定根系的方法大致可分为和无基质栽培两大类。

基质栽培当前85页，总共106页。无基质栽培无基质栽培水培气雾培浅液流栽培（NFT）深液流栽培（DFT）漂浮板栽培喷雾法超声法当前86页，总共106页。基质栽培当前87页，总共106页。无土栽培的基质岩棉（stonewood）以玄武岩、辉绿岩为主要原料，经1500℃以上高温熔融制成的人造无机纤维，直径0.05mm。岩棉一般呈碱性，使用时需用弱酸调至pH5.8，如pH＜4.0则结构被破坏融解。当前88页，总共106页。珍珠岩（perlite）惰性稳定，质轻；持水量决定于颗粒大小，颗粒越大，持水量越高，多数情况下气多水少它与草炭混合是较好的育苗基质。当前89页，总共106页。蛭石（vermiculite）

次生云母矿经1000℃以上高温处理后的产品。质轻，通气性和保湿性强，具有良好的缓冲性。当前90页，总共106页。泥炭（草炭peat）

由半分解的水生、沼泽湿地生的苔藓植被组成，依照其分解的难易程度（稳定性）分为高位泥炭、中位泥炭、低位泥炭。一般呈酸性pH在3.8～4.5，使用时需掺入少量石灰。泥炭的吸收量大，通气性取决于颗粒的大小，常用的颗粒大于1mm。当前91页，总共106页。其他基质砂（sand）锯木屑（wooddust）炭化稻壳椰子壳粉（coirdust）

炉渣食用菌培养废料当前92页，总共106页。大量元素一般用化肥，如磷酸二铵、KH2PO4、磷酸铵、硝酸铵、硫酸钾、氯化钾、磷酸钙、硫酸钙等。微量元素则靠化学试剂配制。当前93页，总共106页。无土栽培的营养液营养液的成分大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S微量元素：Fe、Zn、Mn、B、Mo、Cl当前94页，总共106页。2.营养液的酸碱度大多数植物的根系在pH5.5～6.5的弱酸性范围内生长最好，如pH不适则根端发黄坏死，叶片失绿。在循环营养液系统中每天都要测定和调整pH值。调酸最好用硝酸和磷酸配合使用。当前95页，总共106页。3.营养液的浓度营养液的总浓度关系到溶液的渗透压大小，一般用电导度表示。生产中循环使用的营养液由于作物吸收和蒸发，溶液浓度不断发生变化，应经常掌握使用电导仪进行测量，及时修正。番茄营养液电导度一般控制在2～3ms/cm（毫西门子/厘米）、黄瓜在1.6～2.0ms/cm，甜椒2.0ms/cm，茄子2.5ms/cm，莴苣1.4ms/cm。当前96页，总共106页。4.营养液的消毒循环使用的营养液必须经常进行消毒，才能避免病菌的传播。目前主要的方法有：过滤、紫外光灯消毒、超声波处理、臭氧处理和加热纯化处理。当前97页，总共106页。基肥种肥追肥含义播前或定植前施用的肥料播时或定植时施用的肥料生长过程中施用的肥料目的满足作物全生育期对养分的要求满足作物苗期对养分的要求满足作物各生育期对养分要求施用原则培肥土,供养分易吸收,无毒害促生长，不过劲肥料种类有机肥为主，迟效及不易流失的化肥充分腐熟的有机肥，速效化肥化肥为主，腐熟的有机肥施用方法结合深耕撒施，集中施、条施、穴施拌种，浸种，沾秧根，穴施根外追肥，条施、穴施当前98页，总共106页。四、土壤清洁生产一、土壤清洁生产及现状二、清洁生产的土肥管理当前99页，总共106页。清洁生产：将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环