基于产量反应和农学效率的苹果养分专家系统构建及验证

作者：史浩田; 王明达; 赵家锐; 张振兴; 徐新朋; 刘占军^*

来源：植物营养与肥料学报, 2023, 29(03): 496-510.

• 苹果
• QUEFTS模型
• 农学效率
• 养分专家系统
• 经济效益

【目的】构建基于产量反应与农学效率的苹果养分专家施肥系统，通过田间试验验证其可行性，为我国苹果科学施肥提供新方案。【方法】搜集整理2002—2017年272个苹果田间试验数据，计算产量反应、养分内在效率、农学效率等参数，采用QUEFTS模型评估苹果养分吸收特征，建立基于产量反应和农学效率的苹果养分专家施肥系统。2017—2019年，在山西运城、陕西洛川和长武共选择12个盛果期‘红富士’苹果园开展田间验证试验，即采用苹果养分专家推荐施肥(Nutrient Expert,NE)、农民习惯施肥(farmers’ practice,FP)和当地农技部门测土配方推荐施肥(soil test,ST) 3种施肥技术，研究苹果产量、氮肥利用效率及经济效益响应特征。【结果】苹果产量平均为33.91 t/hm2；苹果果实N、P、K含量分别为3.19、0.57、8.07 g/kg，枝条N、P、K含量分别为7.57、1.12、4.61 g/kg；叶片N、P、K含量分别为24.02、1.38、8.58 g/kg；地上部N、P、K养分吸收量分别为89.06、11.11、83.32 kg/hm2;N、P、K养分收获指数分别为0.19、0.27、0.48 kg/kg。QUEFTS模型表明，目标产量所需养分在达到潜在产量50%～60%前呈直线增长，吨果N、P、K养分吸收量分别为3.1、0.4、2.9 kg,N、P、K养分需求比例约为7.8∶1.0∶7.3。苹果氮、磷、钾肥增产量与农学效率呈极显著的二次曲线关系(P<0.01)，相关系数分别高达0.804 (n=270)、0.763 (n=257)和0.794 (n=264)，关系式分别为AEN=-0.0054YRN2+1.767YRN-0.056、AEP=-0.0053YRP2+2.775YRP+0.538、AEK=-0.0036YRK2+1.629YRK+1.653。田间验证试验结果表明，与FP相比，NE处理氮、磷和钾肥施用量分别降低41.9%、37.0%和43.6%，而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则分别提高17.3%、81.7%、80.6%和21.9%；与ST处理相比，NE处理氮、磷和钾肥施用量分别减少20.8%、25.0%和29.7%，而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则无显著差异。【结论】采用QUEFTS模型建立的基于产量反应与农学效率的苹果养分专家推荐施肥系统，能够实现优化苹果施肥、增加苹果产量、提高肥料利用率以及经济效益的多赢目标，作为新的苹果合理施肥技术是可行的。

• 单位
  西北农林科技大学; 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所