基于产量反应和农学效率的番茄智能化推荐施肥方法研究OA北大核心CSTPCD

【目的】蔬菜种类多,养分需求特性各异。本研究构建基于产量反应和农学效率的番茄养分专家系统,并进行施肥推荐,为我国番茄生产提供科学轻简高效的推荐施肥方法。【方法】收集整理2000—2023年314个番茄田间试验数据,计算产量反应、相对产量、农学效率、养分内在效率等参数,利用QUEFTS模型估测不同目标产量下番茄的最佳养分需求参数,建立基于产量反应和农学效率的番茄养分专家系统。于2023年,在天津市和江苏徐州市共7个地点开展田间验证试验,设置农民习惯施肥(FP)、测土推荐施肥(ST)、番茄养分专家系统推荐施肥(NE)处理,以及基于NE的不施氮、不施磷和不施钾处理,共6个处理。调查了番茄产量、经济效益、植株氮磷钾养分吸收量、养分表观平衡和养分利用率。【结果】我国已有试验的平均结果为:番茄产量73.34 t/hm^(2),收获指数0.54 kg/kg,番茄地上部氮、磷和钾养分吸收量分别为218.60、52.66、370.14 kg/hm^(2),氮、磷和钾养分收获指数分别为0.51、0.52、0.52 kg/kg,氮、磷和钾养分内在效率分别为352.75、1445.45和209.64 kg/kg。QUEFTS模型结果表明,在达到潜在产量70%范围内,1 t番茄果实产量所需要的氮、磷和钾养分量分别为2.6、0.7和4.6 kg,氮、磷和钾养分需求比例约为3.8∶1.0∶6.8。番茄氮、磷、钾肥产量反应与相对产量呈极显著负线性相关关系(P<0.01);产量反应与农学效率呈极显著的二次曲线关系(P<0.01)。田间验证结果表明,与FP处理相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别降低31.3%、59.2%和22.7%,而番茄产量和经济净效益分别提高2.0%和4.2%;与ST处理相比,NE处理减少了氮和磷肥施用量,增加了钾肥施用量。养分表观平衡结果显示,FP处理存在大量的氮磷钾养分盈余;ST处理氮和磷素盈余较高,钾素呈现亏缺状态;NE处理氮磷钾养分盈余量最接近于平衡。NE处理氮、磷和钾肥回收率分别高出FP处理13.1、7.9和13.6个百分点,分别高出ST处理6.8、6.7和1.9个百分点;NE处理的氮素与磷素偏生产力高于FP、ST处理,钾素偏生产力高于FP处理但低于ST处理。【结论】基于产量反应和农学效率构建的番茄养分专家系统,在全国不同生产条件下均较常规推荐施肥方法进一步优化了肥料用量和比例,进一步提高了番茄产量和肥料利用效率,降低了土壤养分盈余量,是适应我国不同地区小农户番茄种植的推荐施肥方法。