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1、 生态平衡施肥理论生态平衡施肥理论与通用测土配方施肥专家系统开发应用与通用测土配方施肥专家系统开发应用 侯彦林侯彦林 手机手机13661327699 QQ757296852 中国科学院研究生院中国科学院研究生院 2002008 8年年1 11 1月月1313日日 本讲课内容始终贯穿本讲课内容始终贯穿2 2条主线条主线1 1是：是：生态平衡施肥理念、理论、方生态平衡施肥理念、理论、方 法和软件的介绍；法和软件的介绍；2 2是：是：当前测土配方施肥工作如何应当前测土配方施肥工作如何应 用以上理论、方法等。用以上理论、方法等。内容内容一、一、概述概述二、二、施肥模型综述施肥模型综述三、三、生态平衡施
2、肥理论和专家系统生态平衡施肥理论和专家系统 （重点介绍（重点介绍“通用施肥模型通用施肥模型”）四、四、应用情况应用情况 一、一、概述概述1 1 施肥的重要性施肥的重要性2 2施肥理论特别是模型的重要性施肥理论特别是模型的重要性3 3我理解的测土配方施肥我理解的测土配方施肥4 4测土配方施肥工作总括测土配方施肥工作总括“4“4个个3 3”5 5 其他问题其他问题“6“6个重要理念个重要理念”2 施肥理论特别是模型的重要性 我我们们的的研研究究结结果果表表明明：在在中中国国，平平衡衡施施肥肥技技术术推推广主要受除经费外的三方面因素的制约：广主要受除经费外的三方面因素的制约：一是目前的施肥理论特别是
3、施肥模型理论存在一一是目前的施肥理论特别是施肥模型理论存在一一是目前的施肥理论特别是施肥模型理论存在一一是目前的施肥理论特别是施肥模型理论存在一 些理论缺陷，同时难以获得比较精确的参数；些理论缺陷，同时难以获得比较精确的参数；些理论缺陷，同时难以获得比较精确的参数；些理论缺陷，同时难以获得比较精确的参数；二是由于上述原因，至今还没有研制出一个通用二是由于上述原因，至今还没有研制出一个通用二是由于上述原因，至今还没有研制出一个通用二是由于上述原因，至今还没有研制出一个通用 的地块电脑施肥专家系统软件的地块电脑施肥专家系统软件的地块电脑施肥专家系统软件的地块电脑施肥专家系统软件三是没有形成经济和科
4、技双重驱动力运作的区域三是没有形成经济和科技双重驱动力运作的区域三是没有形成经济和科技双重驱动力运作的区域三是没有形成经济和科技双重驱动力运作的区域 性肥料生产性肥料生产性肥料生产性肥料生产服务服务服务服务施用现代化服务网络体系。施用现代化服务网络体系。施用现代化服务网络体系。施用现代化服务网络体系。精确施肥至少取决于五方面因素：精确施肥至少取决于五方面因素：一：是施肥模型的科学性：一：是施肥模型的科学性：至少理论上应该比较严谨和系统；至少理论上应该比较严谨和系统；二：是施肥参数的易得性和稳定性：二：是施肥参数的易得性和稳定性：至少在县级尺度上容易通过简单的田至少在县级尺度上容易通过简单的田
5、间试验和测土而获得，并在时间和空间上具有相对稳定性、样本数量间试验和测土而获得，并在时间和空间上具有相对稳定性、样本数量 具有可统计性；具有可统计性；三：是施肥参数尺度转换方法：三：是施肥参数尺度转换方法：即大量的地块测定数据如何通过空间插值即大量的地块测定数据如何通过空间插值 而形成土壤养分空间分布图（形成面上数据）；大量的田间试验可以而形成土壤养分空间分布图（形成面上数据）；大量的田间试验可以 通过统计而获得区域施肥量参数；通过统计而获得区域施肥量参数；四：是土壤有效养分测定方法：四：是土壤有效养分测定方法：国内外经验表明，任何化学方法测定的土国内外经验表明，任何化学方法测定的土 壤养分数
6、据都是相对值，只要指标与产量具有一定的相关关系，只要壤养分数据都是相对值，只要指标与产量具有一定的相关关系，只要 长期积累数据和具有长期定位试验的多年多点数据，都可以建立适合长期积累数据和具有长期定位试验的多年多点数据，都可以建立适合 当地的经验土壤养分指标体系；当地的经验土壤养分指标体系；五：是田间具体施肥技术：五：是田间具体施肥技术：3S3S技术等应用在精确施肥上是目前国内外研究技术等应用在精确施肥上是目前国内外研究 之重点，但是关于施肥理论研究不够，限制了精确施肥技术的应用；之重点，但是关于施肥理论研究不够，限制了精确施肥技术的应用；同时，肥效的发挥与基种追肥比例分配、施肥具体方法（条施
7、、穴施同时，肥效的发挥与基种追肥比例分配、施肥具体方法（条施、穴施 、全层施；深浅；与水分管理的关系；人工或机械施；肥料形态；追、全层施；深浅；与水分管理的关系；人工或机械施；肥料形态；追 肥时天气和作物长势等）等有关。肥时天气和作物长势等）等有关。施施肥肥专专家家系系统统软软件件是是当当前前全全国国测测土土配配方方施施肥肥工工作作中中的的核核心技术之一。心技术之一。测测土土配配方方施施肥肥工工作作主主要要取取得得三三方方面面信信息息或或数数据据：一一是是肥肥料料田田间间试试验验数数据据，二二是是大大量量的的测测土土数数据据，三三是是专专家家经经验验的的总总结和访问、调查数据。结和访问、调查数
8、据。如如何何利利用用这这三三部部分分数数据据为为三三类类用用户户服服务务是是关关键键。第第一一类类用用户户是是测测土土地地块块的的农农户户，一一定定要要交交给给他他们们施施肥肥建建议议卡卡；第第二二类类用用户户是是复复（混混）合合肥肥厂厂，他他们们需需要要区区域域性性的的配配方方；第第三三类类用用户户是是直直接接销销售售给给农农户户肥肥料料的的销销售售商商，他他们们是是将将技技术术传传递递给给农户的桥梁，并将成为今后技术推广的主角。农户的桥梁，并将成为今后技术推广的主角。这这中中间间就就出出现现一一个个难难题题，即即如如何何利利用用三三类类数数据据为为三三类类用用户户有有效效地地准准确确无无误
9、误地地及及时时地地服服务务？其其核核心心技技术术是是施施肥肥模模型型的的选选择择和和施施肥肥指指标标体体系系的的确确定定，由由于于到到目目前前为为止止所所有有的的施施肥肥理理论论和和方方法法都都或或多多或或少少地地存存在在问问题题，使使这这一一转转化化至至尽尽都都做做得得不不是是那那么么令令人人满满意意，造造成成至至尽尽全全国国也也没没有有通通用用性性的的施施肥肥软软件件，给给用用户户带带来来了了困困惑惑和和不不便便。我我们们的的研研究究表表明明，以以生生态态平平衡衡施施肥肥模模型型（通通用用施施肥肥模模型型）及及其其特特征征参参数数为为基基础础研研制制的的施施肥肥专专家系统软件能够有效地解决
10、这一难题。家系统软件能够有效地解决这一难题。生态平衡施肥体系生态平衡施肥体系科学目标：科学目标：建立可持续施肥理论建立可持续施肥理论生态平衡施肥体系生态平衡施肥体系研制施肥专家系统研制施肥专家系统推广工具推广工具 国家目标：国家目标：为解决粮食增产和降低肥料面源污染之间的为解决粮食增产和降低肥料面源污染之间的 矛盾提供适合国情的推广模式矛盾提供适合国情的推广模式推广样板推广样板将生态平衡施肥体系推广到全国将生态平衡施肥体系推广到全国三种效益三种效益生态平衡施肥体系：生态平衡施肥体系：6 6部分是个有机的整体部分是个有机的整体3 3 我理解的测土配方施肥我理解的测土配方施肥 （俗了点但很科普）（
11、俗了点但很科普）就象做裤子的商人一样本想就象做裤子的商人一样本想“量体裁衣量体裁衣”的，可的，可是社会上的人太多（地块太多了），都定做是不可是社会上的人太多（地块太多了），都定做是不可能的，只能有一部分人定做（测土的），一部分人能的，只能有一部分人定做（测土的），一部分人买成品裤（区域配方或不测土配方）。买成品裤（区域配方或不测土配方）。销售量最多的裤子是中等身材（中等产量的地块销售量最多的裤子是中等身材（中等产量的地块占多数）的，然后是矮个平均身材（低产平均产量）占多数）的，然后是矮个平均身材（低产平均产量）的和高个平均身材（高产平均产量）的，配方施肥的和高个平均身材（高产平均产量）的，配方
12、施肥在县级的主要服务对象是这在县级的主要服务对象是这3 3类肥力的地块。类肥力的地块。如何满足每一个人对裤子的需求那（如何配方）？如何满足每一个人对裤子的需求那（如何配方）？*首先，先按身高（考虑产量，它是土壤肥首先，先按身高（考虑产量，它是土壤肥 力综合评价指标的数值化表现）买（长短力综合评价指标的数值化表现）买（长短 ）型号（大概的范围）；）型号（大概的范围）；*其次按胖瘦（考虑土壤养分因素）买其次按胖瘦（考虑土壤养分因素）买“SSSS、SM SM、SLSL、LLLL等等等等”进行微调；进行微调；*然后按南方或北方人的习惯买（如果是秋然后按南方或北方人的习惯买（如果是秋 天穿的，南方买薄点
13、的，北方买厚点的，天穿的，南方买薄点的，北方买厚点的，考虑环境因素）；考虑环境因素）；*最后要看个人对颜色的感觉了（作物对肥最后要看个人对颜色的感觉了（作物对肥 料的嗜好即肥料的组合）。料的嗜好即肥料的组合）。结论：结论：配方施肥就是调整好土壤配方施肥就是调整好土壤配方施肥就是调整好土壤配方施肥就是调整好土壤作物作物作物作物肥料肥料肥料肥料环环环环境四者之间关系的科学和技术，特别是后者。境四者之间关系的科学和技术，特别是后者。境四者之间关系的科学和技术，特别是后者。境四者之间关系的科学和技术，特别是后者。4 4 测土配方施肥工作总括（测土配方施肥工作总括（4 4个个3 3）（第（第1 1个个3
14、 3）3 3项基本任务：项基本任务：1 1上上2 2下。下。（1 1）按规范上交工作汇报和各种数据（）按规范上交工作汇报和各种数据（电子的和纸质的）；电子的和纸质的）；（2 2）对农户测土和不测土都必须打卡；）对农户测土和不测土都必须打卡；（3 3）对农户广泛进行宣传包括样板田展）对农户广泛进行宣传包括样板田展 示。示。真正的广告是写在大地上的广告！真正的广告是写在大地上的广告！-样板田样板田真正的施肥卡也是写在大地上的！真正的施肥卡也是写在大地上的！-用户口碑用户口碑 （第（第2 2个个3 3）3 3类数据：类数据：2 2硬硬1 1软。软。（1 1）田间试验数据：配方的主要依据；）田间试验数
15、据：配方的主要依据；（2 2）测土数据：配方的辅助数据，前）测土数据：配方的辅助数据，前2 2 类数据属于硬数据；类数据属于硬数据；（3 3）软数据：专家经验、调查数据和访）软数据：专家经验、调查数据和访 问农户的数据，这类数据同等重要问农户的数据，这类数据同等重要 。不容忽视！。不容忽视！专家经验是人脑的总结、提高、升华后专家经验是人脑的总结、提高、升华后的宏观数据，代表性强！的宏观数据，代表性强！（第（第3 3个个3 3）3 3类用户：类用户：2 2微微1 1宏。宏。（1 1）农户：按地块微观指导；）农户：按地块微观指导；（2 2）售肥门市部：未来是主角；）售肥门市部：未来是主角；（3 3
16、）区域配方：复合肥厂、）区域配方：复合肥厂、BBBB肥，宏观肥，宏观 配方指导。配方指导。（第（第4 4个个3 3）3 3类软件：类软件：2 2免免1 1选。选。（1 1）1111个表的数据录入软件：单机免费；个表的数据录入软件：单机免费；（2 2）GISGIS耕地质量评价软件：免费；耕地质量评价软件：免费；（3 3）推荐施肥软件：自主研制、购买，不统）推荐施肥软件：自主研制、购买，不统 一规定和不免费提供一规定和不免费提供。（测土配方施肥是推广。（测土配方施肥是推广。（测土配方施肥是推广。（测土配方施肥是推广项目不是科研项目，示范县的任务是拿最好的武器做最好的项目不是科研项目，示范县的任务是
17、拿最好的武器做最好的项目不是科研项目，示范县的任务是拿最好的武器做最好的项目不是科研项目，示范县的任务是拿最好的武器做最好的工作，而不是自己研制武器。）工作，而不是自己研制武器。）工作，而不是自己研制武器。）工作，而不是自己研制武器。）5 5 其他问题其他问题“6“6个重要理念个重要理念”（1 1）测土和田间试验，哪个决定配方？）测土和田间试验，哪个决定配方？（2 2）关于田间试验）关于田间试验（3 3）田间试验）田间试验2 2次优化次优化（点（点（点（点-面转化）面转化）面转化）面转化）（4 4）农民经验的总结）农民经验的总结（群众是真正的英雄！）（群众是真正的英雄！）（群众是真正的英雄！）
18、（群众是真正的英雄！）（5 5）作物产量和品质）作物产量和品质（站在农学和生态学高度做试验）（站在农学和生态学高度做试验）（站在农学和生态学高度做试验）（站在农学和生态学高度做试验）（6 6）施肥技术最终必须物化在硬技术和软技术上）施肥技术最终必须物化在硬技术和软技术上（1 1）测土和田间试验，哪个决定配方？）测土和田间试验，哪个决定配方？（30%30%30%30%）：（）：（）：（）：（70%70%70%70%）测土配方施肥应：测土配方施肥应：*以大量的试验为主以大量的试验为主 *以大量的测土为辅以大量的测土为辅 二者相辅相成。二者相辅相成。7 7 10 10 13131212 15 15
19、18181717 20 20 23233414341434143414试验：成功率低；地块难找试验：成功率低；地块难找试验：成功率低；地块难找试验：成功率低；地块难找 *这个项目必须规定一种规范的试验方法，这个项目必须规定一种规范的试验方法，这个项目必须规定一种规范的试验方法，这个项目必须规定一种规范的试验方法，*3414341434143414可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标可提供最佳产量和施肥量关系、交互作用、丰缺指标*3414341434143414本身是函数法，不能直接作为测土配方
20、方法使用本身是函数法，不能直接作为测土配方方法使用本身是函数法，不能直接作为测土配方方法使用本身是函数法，不能直接作为测土配方方法使用测土配方施肥：测土配方施肥：测土配方施肥：测土配方施肥：应以推广的方法做试验，应以推广的方法做试验，应以推广的方法做试验，应以推广的方法做试验，而不是以科研的办法做试验而不是以科研的办法做试验而不是以科研的办法做试验而不是以科研的办法做试验案例分析：如何测量案例分析：如何测量100100个人平均身高？个人平均身高？方法方法方法方法1 1 1 1：每个人都测定：每个人都测定：每个人都测定：每个人都测定1 1 1 1次，精度次，精度次，精度次，精度cmcmcmcm，
21、求，求，求，求100100100100人平均。人平均。人平均。人平均。（如简单试验。即（如简单试验。即（如简单试验。即（如简单试验。即“天窗试验天窗试验天窗试验天窗试验”。）。）。）。）方法方法方法方法2 2 2 2：只测最低、中间、最高的：只测最低、中间、最高的：只测最低、中间、最高的：只测最低、中间、最高的3 3 3 3个人，精度个人，精度个人，精度个人，精度mmmmmmmm，求求求求3 3 3 3人平均。人平均。人平均。人平均。（如：（如：（如：（如：3414341434143414。）。）。）。）农业科学是：农业科学是：农业科学是：农业科学是：模糊的精确模糊的精确模糊的精确模糊的精确和
22、精确的模糊和精确的模糊和精确的模糊和精确的模糊统计统计类似地，可以获得产量与土壤养分之间的关系图：类似地，可以获得产量与土壤养分之间的关系图：（3 3）田间试验）田间试验2 2次优化（点次优化（点-面转化）面转化）一一个个试试验验的的结结果果不不能能作作为为配配方方的的依依据据，必必须须对对多多个个试试验验结结果果进进行行统统计计分分析析，才才能能提取出宏观配方（区域配方）。提取出宏观配方（区域配方）。如何做？如何做？（见后）（见后）（4 4）农民经验的总结（群众是真正的英雄！）农民经验的总结（群众是真正的英雄！）存存在在都都是是有有理理由由的的；农农户户的的高高产产模模式式是是现现实实存在的
23、，肯定有其内在的规律。存在的，肯定有其内在的规律。在在其其高高产产模模式式基基础础上上，针针对对性性地地增增加加一一些些试试验，再总结科学规律，推广。验，再总结科学规律，推广。农农民民的的每每一一块块地地都都是是“试试验验地地”，只只是是它它没没按按科科学学的的方方法法设设置置，这这些些不不科科学学的的“试试验验地地”的的集集合合，构构成成了了一一个个天天然然“试试验验场场”，我我们们将将科科学学的的试试验验方方法法置置入入农农民民的的高高产产模模式式之之中中，能能最最大大限限度度地缩短高产施肥或栽培模式的探索时间。地缩短高产施肥或栽培模式的探索时间。（5 5）作物产量和品质（农学和生态学高度
24、）作物产量和品质（农学和生态学高度）测测土土配配方方施施肥肥应应该该从从农农学学和和生生态态学学高高度度研研究究产量和品质；产量和品质；万万不能一味地强调土壤养分的增产作用。万万不能一味地强调土壤养分的增产作用。增产的木桶原理：增产的木桶原理：种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候种子、肥料、水分、气候（6 6）施肥技术最终必须物化在硬技术和）施肥技术最终必须物化在硬技术和 软技术上。软技术上。硬技术：硬技术：物化在肥料中物化在肥料中 软技术：软技术：肥料使用清单肥料使用清单 区
25、域的区域的/地块的配方地块的配方 单质的单质的/复合肥配方复合肥配方 常见施肥模型的综合评述常见施肥模型的综合评述 3 3类类6 6法法+经验法经验法+综合法综合法+通用法通用法=9=9种方法种方法测土法：基本方法测土法：基本方法 （测土法（测土法+函数法）函数法）典型的典型的6 6种方法种方法+综合法综合法函数法：基本方法函数法：基本方法 经验法经验法+通用法通用法诊断法：辅助方法诊断法：辅助方法 二、二、施肥模型综述施肥模型综述1 1 地力分区（或级）配方法地力分区（或级）配方法 该该方方法法在在当当前前具具有有大大量量数数据据基基础础上上，应应该该使使用用区区域域多多点点土土壤壤养养分分
26、测测试试数数据据进进行行分分析析和和分分区区，也也可可利利用用GISGIS方方法法形形成成养养分分分分区区图图，然然后后按按区区提提供供配配方方或或提提供供给给配配肥肥厂厂配配方方，该该方方法法作作为为确确定定区区域域施施肥肥量量的的方方法法可可继继续续使使用用，并并给给原原来来半半定定量量或或定定性性的的描描述述赋赋予予了了定定量量化化的的内内涵涵，其其应应用用前前提提是是具具有有大大量量区区域域性性土壤测试值。土壤测试值。2 2 目标产量法目标产量法 该该方方法法主主要要根根据据作作物物产产量量带带走走的的养养分分量量和和土土壤壤养养分分供供应应量量之之差差来来求求算算施施肥肥量量，主主要
27、要施施肥肥参参数数为为土土壤壤养养分分表表观观利利用用率率和和肥肥料料利利用用率率。它它与与地地力力差差减减法法属属一一类类，模模型型正正确确，参参数数不不稳稳定定或或假假设设错错误误，现现在在实际工作中基本被抛弃或很少使用。实际工作中基本被抛弃或很少使用。目目标标产产量量配配方方法法：是是根根据据作作物物产产量量的的构构成成，由由土土壤壤和和肥肥料料二二个个方方面面供供给给养分的原理来计算肥料的施用量。目前已经发展成为两种方法。养分的原理来计算肥料的施用量。目前已经发展成为两种方法。养分平衡法：以土壤养分测定值来计算土壤供肥量，肥料需要量计算公养分平衡法：以土壤养分测定值来计算土壤供肥量，肥
28、料需要量计算公式为，肥料需要量（式为，肥料需要量（kg/kg/亩）亩）=（作物单位产量养分吸收量（作物单位产量养分吸收量kg/kgkg/kg目标产量目标产量kg/kg/亩亩 ）-（土壤有效养分的测定值（土壤有效养分的测定值mg/kg0.15mg/kg0.15土壤养分利用率土壤养分利用率%（校正（校正系数系数%）肥料中养分含量肥料中养分含量%肥料当季利用率肥料当季利用率%。0.150.15是取每亩地是取每亩地0-200-20cmcm土壤平均重量为土壤平均重量为1515万公斤而求得的换算系数。万公斤而求得的换算系数。这这一一方方法法的的优优点点是是概概念念清清晰晰，容容易易掌掌握握。缺缺点点是是由
29、由于于土土壤壤具具有有缓缓冲冲性性能能，土土壤壤养养分分处处于于动动态态平平衡衡，因因此此，测测定定值值是是一一个个相相对对量量，不不能能直直接接计计算算出出“土土壤壤供供应应量量”，通通常常要要通通过过田田间间试试验验，取取得得“校校正正系系数数”加加以以调调整整，而而校校正正系系数变异大，难搞准确。数变异大，难搞准确。3 3 地力差减法地力差减法 该该方方法法利利用用空空白白区区试试验验或或缺缺素素区区试试验验估估算算土土壤壤养养分分供供应应量量，再再利利用用肥肥料料利利用用率率求求算算施施肥肥量量，是是目目标标产产量量法法的的一一种种变变换换表表示示方方式式，以以空空白白区区产产量量或或
30、缺缺素素区区产产量量代代替替土土壤壤养养分分供供应应量量。实实际际上上使使用用空空白白区区或或缺缺素素区区土土壤壤养养分分提提供供量量去去代代替替正正常常施施肥肥区区的的土土壤壤养养分分提提供供量量，仅仅此此一一点点，就就足足以以使使该该方方法法在在理理论论上上被否定。被否定。地地力力差差减减法法：不不施施肥肥的的产产量量为为空空白白产产量量，它它所所吸吸收收的的养养分分全全部部来来自自土土壤壤，因因此此，肥肥料料需需要要量量（kg/kg/亩亩）=（作作物物单单位位产产量量养养分分吸吸收收量量kg/kgkg/kg（目目标标产产量量kg/kg/亩亩 空空白白产产量量kg/kg/亩亩）肥料中养分含
31、量肥料中养分含量%肥料当季利用率肥料当季利用率%。该该方方法法的的优优点点是是不不需需要要进进行行土土壤壤测测试试，避避免免了了养养分分平平衡衡法法的的缺缺点点。但但空空白白产产量量不不能能预预先先获获得得，给给推推广广带带来来困困难难；同同时时空空白白产产量量是是构构成成产产量量诸诸多多、因因素素的的综综合合反反映映，无无法法表表达达若若干干营营养养元元素素的的丰丰缺缺状状况况，只只能能以以作作物物吸吸收收量量来来计计算算施施肥肥量量；不不施施肥肥时时土土壤壤供供肥肥量量和和施施肥肥时时土土壤壤供供肥肥量量不不是是一一回回事事，至至少少有有5%-8%5%-8%的误差。的误差。目标产量施肥模型
32、弊端分析：目标产量施肥模型弊端分析：input=（output-2.25Tnksoil）kfer 1但，但，ksoil=f(施肥量施肥量,土壤养分含量土壤养分含量,)2 kfer=f(施肥量施肥量,土壤养分含量土壤养分含量,)3 土壤有效养分和肥料养分利用率是相互影土壤有效养分和肥料养分利用率是相互影 响的变量；响的变量；参数的求得建立在缺素区土壤有效养分供参数的求得建立在缺素区土壤有效养分供 应量基础上，而应量基础上，而 缺素区和施肥区土壤有效缺素区和施肥区土壤有效 养分供应量明显有别（养分供应量明显有别（5%-8%）；）；没有考虑到土壤有效养分平衡或变化；没有考虑到土壤有效养分平衡或变化；
33、耕层养分矿化或释放量和耕层以下养分供应量是被折算在耕层养分矿化或释放量和耕层以下养分供应量是被折算在耕层养分矿化或释放量和耕层以下养分供应量是被折算在耕层养分矿化或释放量和耕层以下养分供应量是被折算在耕层有效养分含量之中计算的，耕层有效养分含量之中计算的，耕层有效养分含量之中计算的，耕层有效养分含量之中计算的，因此土壤有效养分利用率因此土壤有效养分利用率因此土壤有效养分利用率因此土壤有效养分利用率有时高达有时高达有时高达有时高达100%100%100%100%以上，故也称之为以上，故也称之为以上，故也称之为以上，故也称之为“表观利用率表观利用率表观利用率表观利用率”；如：空白试验春季土壤有效磷
34、含量如：空白试验春季土壤有效磷含量1010ppmppm,秋季剩余秋季剩余5 5个个ppmppm,玉米产量玉米产量300300公斤，公斤，百公斤玉米子粒需要磷百公斤玉米子粒需要磷1 1公斤，公斤，则玉米带走则玉米带走3 3公斤公斤/亩五氧化二磷，亩五氧化二磷，表层土壤提供表层土壤提供0.15*(10-5)=0.750.15*(10-5)=0.75公斤公斤/亩，亩，则则3-0.75=2.253-0.75=2.25公斤公斤/亩来自于表层无效磷的释亩来自于表层无效磷的释放和表层以下有效磷的提供。放和表层以下有效磷的提供。但按表层计算但按表层计算P%=200%P%=200%。（3/1.5=2 3/1.5
35、=2）4 4 效应函数法效应函数法 该该方方法法主主要要用用于于描描述述肥肥料料田田间间试试验验结结果果所所反反映映的的施施肥肥量量与与产产量量之之间间的的规规律律并并用用函函数数表表示示，主主要要用用于于筛筛选选最最佳佳产产量量和和最最佳佳施施肥肥量量。它它是是描描述述试试验验结结果果的的统统计计模模型型，永永远远不不能能被被抛抛弃弃，但但测测土土后后的的数数值值无无法纳入模型中，所以法纳入模型中，所以不能按地块推荐施肥不能按地块推荐施肥。output=a+binput+c(input)2 4 非典型函数关系占非典型函数关系占50%左右，存在试验周期长左右，存在试验周期长,年份间重复性差年份
36、间重复性差,试验工作量大，预测施肥量误差偏试验工作量大，预测施肥量误差偏大等弊端。大等弊端。没有直接的土壤和肥料因素；没有直接的土壤和肥料因素；5 5 丰缺指标法丰缺指标法 该该方方法法也也是是建建立立在在生生物物统统计计基基础础上上，一一旦旦确确立立了了区区域域性性的的土土壤壤养养分分丰丰缺缺指指标标，就就可可以以根根据据土土壤壤测测试试结结果果按按地地块块判判断断养养分分的的丰丰缺缺进进而而给给出出施施肥肥建建议议。它它是是目目前前最最安安全全的的半半定定量量方方法法，目目前前多多使使用用。丰丰缺缺指指标标法法应应该该按按作作物物和和产产量量划划分分，使使其其成成为为动动态态的的指指标将更
37、为科学。标将更为科学。（养养养养分分分分丰丰丰丰缺缺缺缺指指指指标标标标法法法法：半半半半定定定定量量量量，并并并并建建建建立立立立在在在在土土土土壤壤壤壤养养养养分分分分测测测测定值与产量相关性基础上，不适合氮。）定值与产量相关性基础上，不适合氮。）定值与产量相关性基础上，不适合氮。）定值与产量相关性基础上，不适合氮。）6 6 氮、磷、钾比例法氮、磷、钾比例法 由由于于土土壤壤氮氮供供应应量量不不易易测测准准，这这个个方方法法是是根根据据作作物物体体内内磷磷或或钾钾的的含含量量而而间间接接推推断断氮氮或或其其他他养养分分的的需要量，这在需要量，这在道理上都很勉强道理上都很勉强。7 7 经验模
38、型经验模型 经经验验模模型型是是根根据据施施肥肥区区多多年年积积累累的的各各方方面面数数据据而而建建立立起起的的经经验验模模型型，其其他他地地区区难难以以直直接接引引用用方方法法和参数和参数。如：如：*长期试验的经验公式：可用（国外比较多）长期试验的经验公式：可用（国外比较多）*样地的例子：当地可用的方法样地的例子：当地可用的方法*以产定肥：以产定肥：Y=A*KY=A*K（K=1.05 K=1.05 或或 0.95 0.95）（错误的方法）（错误的方法）8 8 目标产量法与效应函数法结合的综合方法目标产量法与效应函数法结合的综合方法 该该方方法法利利用用大大量量田田间间试试验验，通通过过统统计
39、计分分析析建建立立目目标标产产量量、施施肥肥量量、土土壤壤养养分分含含量量、土土壤壤养养分分表表观观利利用用率率、肥肥料料利利用用率率这这五五个个变变量量之之间间的的统统计计关关系系，使使目目标标产产量量法法微微观观指指导导功功能能与与效效应应函函数数法法宏宏观观指指导导功功能能相相结结合合，在在模模型型中中包包含含土土壤壤养养分分项项，因因此此可可作作为为测测土土配配方方施施肥肥模模型型使使用用，其其中中肥肥料料利利用用率率和和土土壤壤养养分分表表观观利利用用率率参参数数也也是是通通过过缺缺素素区区或或空空白白区区求求得得的的，没没有有摆脱目标产量法的实质缺欠摆脱目标产量法的实质缺欠。或，或
40、，log(optimal-output-output)=log(optimal-output)-ksoilTnkferinput 5 仍然使用目标产量模型参数。仍然使用目标产量模型参数。9 9 通用施肥模型通用施肥模型（优雅施软件的理论和方法基础）：（优雅施软件的理论和方法基础）：input=input=outputoutput-（TnTn-Tn+mTn+m）*0.15*0.15该方法包含了：该方法包含了：“目标产量法目标产量法”（根据质量守恒推倒得出）；（根据质量守恒推倒得出）；“效应函数法效应函数法”（两个特征参数是根据肥料田间试验（两个特征参数是根据肥料田间试验和和 测土数据获得的，没有
41、试验参数时可利用专家测土数据获得的，没有试验参数时可利用专家 提供的经验参数获得）；提供的经验参数获得）；丰缺指标法丰缺指标法”（丰缺指标随目标产量而变动，是函数）；（丰缺指标随目标产量而变动，是函数）；“地地力力分分区区（或或级级）配配方方法法”：当当模模型型中中使使用用区区域域土土 壤养分平均含量时又转变成壤养分平均含量时又转变成“地力分区（或级）地力分区（或级）配方法配方法”，在具体确定参数时非常简易；，在具体确定参数时非常简易；“经经验验参参数数的的定定量量模模型型”：在在缺缺少少试试验验和和土土壤壤参参数数条条 件下还可以使用专家经验参数或访问、调查数件下还可以使用专家经验参数或访问
42、、调查数 据，从而简化成为据，从而简化成为“经验参数的定量模型经验参数的定量模型”。input=input=outputoutput-（TnTn-Tn+mTn+m）*0.15*0.15通用施肥模型的优点：通用施肥模型的优点：通用施肥模型的优点：通用施肥模型的优点：（1 1）综合考虑了）综合考虑了作物、土壤、肥料和环境四类因素作物、土壤、肥料和环境四类因素（综合的（综合的 观点、生态的观点）观点、生态的观点）（2 2）原始指标充分利用）原始指标充分利用三类数据三类数据提供的信息（试验；测土；提供的信息（试验；测土；经验、调查、访问数据）（经验、调查、访问数据）（数据挖掘方法）数据挖掘方法）（3
43、3）原始指标在基层）原始指标在基层极易获得和相对稳定极易获得和相对稳定（实用性原则）（实用性原则）（4 4）所有指标都通过）所有指标都通过模型模型方法统一连接起来方法统一连接起来（定量化）（定量化）（5 5）提供了施肥参数的）提供了施肥参数的统计方法或计算方法统计方法或计算方法（大概率）（大概率）（6 6）模型方法不能囊括的知识通过专家）模型方法不能囊括的知识通过专家知识库知识库补充补充（复杂系（复杂系 统求解方法之一）统求解方法之一）（7 7）通过统计方法找出施肥模型的）通过统计方法找出施肥模型的特征参数特征参数（抓本质特征）（抓本质特征）（8 8 8 8）其中，）其中，）其中，）其中，科学
44、的科学的科学的科学的施肥模型施肥模型施肥模型施肥模型是是是是重中之重重中之重重中之重重中之重，模型必须模型必须模型必须模型必须理论严谨理论严谨理论严谨理论严谨，方法简单方法简单方法简单方法简单，参数易得参数易得参数易得参数易得和和和和相对稳定相对稳定相对稳定相对稳定，推荐结果推荐结果推荐结果推荐结果符合生产实际符合生产实际符合生产实际符合生产实际和和和和田间试验结果，田间试验结果，田间试验结果，田间试验结果，达到增产、增效、保护环境和培肥土壤达到增产、增效、保护环境和培肥土壤达到增产、增效、保护环境和培肥土壤达到增产、增效、保护环境和培肥土壤 的多重目的的多重目的的多重目的的多重目的。“优雅施
45、优雅施优雅施优雅施”软件软件软件软件 理论理论 方法方法 参数参数 结果结果 评价评价 问题问题分区法：分区法：分区法：分区法：半定量半定量半定量半定量 分区分区分区分区 平均数平均数平均数平均数 区域施肥区域施肥区域施肥区域施肥 可用可用可用可用 没计算公式没计算公式没计算公式没计算公式目标法：目标法：目标法：目标法：平衡法平衡法平衡法平衡法 按地按地按地按地 具体数具体数具体数具体数 地块施肥地块施肥地块施肥地块施肥 不可不可不可不可 参数错误参数错误参数错误参数错误差减法：差减法：差减法：差减法：基本同上，略好。不可（无测土项）基本同上，略好。不可（无测土项）基本同上，略好。不可（无测土
46、项）基本同上，略好。不可（无测土项）综合法：比目标法和函数法好，但是参数仍不科学（新疆兵团）综合法：比目标法和函数法好，但是参数仍不科学（新疆兵团）综合法：比目标法和函数法好，但是参数仍不科学（新疆兵团）综合法：比目标法和函数法好，但是参数仍不科学（新疆兵团）函数法：函数法：函数法：函数法：统计统计统计统计 区域区域区域区域 函数函数函数函数 区域施肥区域施肥区域施肥区域施肥 不可不可不可不可 缺少土壤项缺少土壤项缺少土壤项缺少土壤项 丰缺法：丰缺法：丰缺法：丰缺法：半定量半定量半定量半定量 对比对比对比对比 指标指标指标指标 地块施肥地块施肥地块施肥地块施肥 可用可用可用可用 N N N N
47、有问题有问题有问题有问题经验法：经验法：经验法：经验法：当地可用；有的是错误假设当地可用；有的是错误假设当地可用；有的是错误假设当地可用；有的是错误假设比例法：比例法：比例法：比例法：没人使用没人使用没人使用没人使用 （一些单位使用函数法、目标法（包括以产定氮）、丰缺法混合使用，称为（一些单位使用函数法、目标法（包括以产定氮）、丰缺法混合使用，称为（一些单位使用函数法、目标法（包括以产定氮）、丰缺法混合使用，称为（一些单位使用函数法、目标法（包括以产定氮）、丰缺法混合使用，称为“三结合方法三结合方法三结合方法三结合方法”。）。）。）。）通用法：通用法：通用法：通用法：包涵包涵包涵包涵目标法、函
48、数法、丰缺法、分区法、经验法的优点目标法、函数法、丰缺法、分区法、经验法的优点目标法、函数法、丰缺法、分区法、经验法的优点目标法、函数法、丰缺法、分区法、经验法的优点 9 9种方法比较种方法比较 三、三、生态平衡施肥理论和专家系统生态平衡施肥理论和专家系统 （重点介绍（重点介绍“通用施肥模型通用施肥模型”）1 1 通用施肥模型理论和方法简介通用施肥模型理论和方法简介（1 1）模型推导）模型推导 （2 2）特征参数）特征参数（3 3）参数获得方法）参数获得方法 （4 4）模型功能）模型功能2 2 通用施肥模型指标体系简介通用施肥模型指标体系简介（1 1）施肥指标体系的定义）施肥指标体系的定义 （
49、2 2）通用施肥指标体系的内容）通用施肥指标体系的内容 （2-12-1）施肥参数的区划）施肥参数的区划 （2-22-2）施肥模式的命名）施肥模式的命名 （2-32-3）施肥指标体系所包括的参数）施肥指标体系所包括的参数3 3 通用施肥专家系统介绍（分别见通用施肥专家系统介绍（分别见3 3个培训教材）个培训教材）（1 1）网络软件）网络软件 （2 2）触屏软件）触屏软件 （3 3）手机软件）手机软件 生态平衡施肥模型基础生态平衡施肥模型基础 通通用用施施肥肥模模型型是是在在没没有有假假设设条条件件下下获获得得的的，它它建建立立在在物物质质守守恒恒定定律律基基础础上上的的，包包括括了了全全部部施施
50、肥肥变变量量的的通通用用、定定量量、机机理理施施肥肥模模型型，它它不不是是经经验验模模型型而而是是施施肥肥系系统统客客观观存存在在的的“模模型型”，它它可可用用于于定定量量描描述述任任何何施施肥肥系系统统中中任任何何条条件件下下有有效效养养分分转转化化规规律律，在在函函数数表表达达方方式式上上是是通通用用的的，但但不不同同区区域域、不不同同作作物物、不不同同施施肥量的施肥参数不同。肥量的施肥参数不同。1 1 通用施肥模型理论和方法简介通用施肥模型理论和方法简介 将耕层作为施肥系统将耕层作为施肥系统,设：设：tn时刻（季前）有效养分含量（时刻（季前）有效养分含量（kg.ha-1）为：）为：1在在