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 SHI Hao-tian;WANG Ming-da;ZHAO Jia-rui;ZHANG Zhen-xing;XU Xin-peng;LIU Zhan-jun

作者机构：西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 

出 版 物：《植物营养与肥料学报》 (Journal of Plant Nutrition and Fertilizers)

年 卷 期：2023年第29卷第3期

页      面：496-510页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 09[农学] 0835[工学-软件工程] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2016YFD0200104) 财政部和农业农村部–国家现代农业产业技术体系资助(CARS-27) 陕西省科技重大专项(2020zdzx03-02-01) 

主　　题：苹果 QUEFTS模型 农学效率 养分专家系统 经济效益 

摘      要：【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/hm^(2);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/hm^(2);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(P0.01),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=−0.0054YRN 2+1.767YRN−0.056、AEP=−0.0053YRP 2+2.775YRP+0.538、AEK=−0.0036YRK 2+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。