本发明涉及一种土壤养分分级指标的田间试验方法，所述方法包括如下步骤：（1）选择某种养分含量低的农田或通过在农田中不施该种养分肥料种植1-2季作物将该种养分耗至低含量水平；（2）将农田随机分为不同处理小区，设置该种养分肥料不同施用量将各处理小区的土壤中该种养分调节至不同水平；（3）待肥料在各处理小区土壤中分解转化后，测定各处理小区的土壤中该种养分的含量；（4）进行田间试验，获得各处理小区的产量及其相对产量；（5）建立土壤该种养分与作物相对产量间的回归方程，按照相对产量法计算相应的土壤该种养分分级指标。本发明方法简便可行，可在较短年限内建立区域性土壤养分分级指标，并可节省大量的人力和物力。
1.一种土壤养分分级指标的田间试验方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）选择某种养分含量低的农田或通过在农田中不施该种养分肥料种植1-2季作物将该种养分耗至低含量水平；（2）将农田随机分为不同处理小区，设置该种养分肥料不同施用量将各处理小区的土壤中该种养分调节至不同水平，所述该种养分肥料施用量至少有5个不同处理水平，其中包含1个当地推荐施肥量；（3）待肥料在各处理小区土壤中分解转化后，测定各处理小区土壤中该种养分的含量；（4）进行田间试验，获得各处理小区的产量及其相对产量，所述相对产量等于各处理小区的产量与所述施肥量为当地推荐施肥量的处理小区的产量之比；（5）试验结束后，建立土壤该种养分与作物相对产量间的回归方程，按照相对产量法计算相应的土壤该种养分分级指标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述养分为有效磷、速效钾、速效氮、有效锌或有效硼。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中农田中所述养分的低含量水平为：有效磷＜5mg/kg、速效钾＜50mg/kg、速效氮＜30mg/kg、有效锌＜0.5mg/kg或有效硼＜0.2mg/kg。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2）中土壤中所述养分的不同水平及其相应肥料施用量的设置方法如下：以步骤（1）中所述该种养分的低含量水平为起点，土壤有效磷、速效钾、速效氮、有效锌和有效硼含量相邻水平间隔分别设为2-8、25-35、25-35、0.5-1和0.5-1mg/kg，按每亩20cm土层土壤重量15×10⁴kg，每提高1mg/kg该种养分需施相应的纯养分0.15kg，相邻水平间隔施磷、钾、氮、锌和硼肥量分别为P0.3-1.2kg、K3.75-5.25kg、N3.75-5.25kg、Zn0.075-0.15kg、B0.075-0.15kg。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述不同肥料施用量的各处理水平，进行多个重复试验，且步骤（3）、步骤（4）中分别以所述不同重复的相同处理水平的土壤中该种养分含量的平均值、作物产量的平均值作为该试验的值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述重复试验的个数为3或4个。
7.根据权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤（3）中测定土壤养分中有效磷含量的方法为Olsen法、Bray法或Mehlich3法；测定土壤养分中速效钾含量的方法为醋酸铵法或Mehlich3法。
8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤（5）中所述土壤养分分级指标包括5个等级，所述相对产量法的4个分级临界值分别为50%、75%、95%和100%。
9.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤（5）中所述土壤养分分级指标包括4个等级，所述相对产量法的3个分级临界值分别为50%、75%和95%。
10.权利要求1-9任一项所述方法在同一农田中进行养分分级指标试验中的应用。技术领域
本发明涉及农业科技领域，特别涉及一种土壤养分分级指标的田间试验方法。
背景技术
目前土壤养分分级指标，又称土壤养分丰缺指标，在作物施肥推荐过程中，主要用以评价土壤养分水平，据此确定施肥量的多少。简单地说，土壤供应养分能力强的农田，较少的肥料用量即可满足作物健康生长的需要，反之，则需要较多的肥料（养分）。土壤养分分级指标是根据土壤养分测定值与作物产量之间的相关性来确定的，通常按照相对产量法对土壤养分进行指标分级。相对产量是指在作物施肥试验中，未施某种养分的小区（缺素区）经济产量与施此种养分的小区（全肥区）经济产量的比值，相对产量反应了土壤供应养分能力的大小，因此，可根据相对产量的高低确定土壤养分的等级指标。如土壤养分丰缺指标全国协作组1982-1985的试验中，周鸣铮等把土壤养分分级指标划分为5个等级，相对产量>90%为“高”，90%-70%为“中”，70%-50%为“低”，<50%为“极低”，相对产量100%为“极高”；黄德明等（1986）按小麦相对产量的75%、85%、95%和100%作为北京郊区潮土小麦田极低、低、中、高和极高的分级指标；全国测土配方施肥技术规范（修订稿，2006），按作物相对产量低于50%、50%-75%、75%-95%和大于95%，将土壤养分为极低、低、中和高4个等级。确定土壤某种养分的分级指标，一般要进行大量的田间肥料试验。试验点的选择不仅要有区域代表性，而且要考虑区域内不同的土壤类型，尤其需要选择不同养分水平的农田进行全肥区（施该种养分）和缺素区（不施该种养分）多年多点试验，试验量非常大，试验周期一般在3年以上，这需要花费大量的人力、物力和财力，而且试验精确度也难以保证。如土壤养分丰缺指标全国协作组花费了4年时间（1982-1985）在全国15省(市、区)19种土壤上进行速效氮、磷、钾丰缺指标研究，安排了700多个试验，部分土壤养分分级指标到1988年(黄德明)才报道。因此，建立一种能够克服现有土壤养分分级指标田间试验技术中存在的布置试验点多、耗时长、试验精确度低等问题，且简便可行、试验精度较高的田间试验方法，具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种土壤养分分级指标的田间试验方法，所述方法简便可行，试验精度较高，可大量减少试验点和试验周期，能在较短年限内建立区域性土壤养分分级指标，并可节省大量的人力和物力。本发明的一种土壤养分分级指标的田间试验方法包括如下步骤：（1）选择某种养分含量低的农田或通过在农田中不施该种养分肥料种植1-2季作物将该种养分耗至所述低含量水平；（2）将农田随机分为不同处理小区，设置该种养分肥料不同施用量将各处理小区的土壤中该种养分调节至不同水平，所述该种养分肥料施用量至少有5个不同处理水平，其中包含1个当地推荐施肥量；（3）待肥料在各处理小区土壤中分解转化后，测定各处理小区土壤中该种养分的含量；（4）进行田间试验，获得各处理小区的产量及其相对产量，所述相对产量等于各处理小区的产量与所述施肥量为当地推荐施肥量的处理小区的产量之比；（5）试验结束后，建立土壤该种养分与作物相对产量间的回归方程，按照相对产量法计算相应的土壤该种养分分级指标。优选地，所述养分为有效磷、速效钾、速效氮、有效锌或有效硼。更优选地，所述养分为有效磷、速效钾。优选地，上述步骤（1）中选择试验农田时，可在同一区域选择3个以上的试验点同时开展试验，以使结果更有说服力。优选地，上述步骤（1）中农田中所述养分的低含量水平为：有效磷（P）＜5mg/kg、速效钾（K）＜50mg/kg、速效氮（N）＜30mg/kg、有效锌（Zn）＜0.5mg/kg或有效硼（B）＜0.2mg/kg等。优选地，上述步骤（2）中土壤中所述养分的不同水平及其相应肥料施用量的设置方法如下：以步骤（1）中所述该种养分的低含量水平为起点，土壤有效磷、速效钾、速效氮、有效锌和有效硼含量相邻水平间隔分别设为2-8、25-35、25-35、0.5-1和0.5-1mg/kg，按每亩20cm土层土壤重量15×10⁴kg，每提高1mg/kg某种有效（速效）养分需施相应的纯养分0.15kg，相邻水平间隔施磷、钾、氮、锌和硼肥量分别为P0.3-1.2kg（即P₂O₅0.69-2.75kg）、K3.75-5.25kg（即K₂O4.52-6.33kg）、N3.75-5.25kg、Zn0.075-0.15kg（即ZnSO₄·7H₂O0.33-0.66kg）、B0.075-0.15kg（即Na₂B₄O₇·10H₂O0.66-1.33kg），其中磷在土壤中易被固定，施用量可适当加大，如上述P0.3-1.2kg（P₂O₅0.69-2.75kg）可提高到P0.44-1.76kg（即P₂O₅1.0-4.0kg）。进一步优选地，步骤（2）中土壤中所述养分肥料的不同水平的施肥量至少含有一个高于该养分当地推荐施肥量的施肥量。优选地，上述步骤（2）中所述不同肥料施用量的各处理水平，可进行多个重复试验，比如3或4个，且步骤（3）、步骤（4）中分别以所述不同重复的相同处理水平的土壤中该种养分含量的平均值、作物产量的平均值作为该试验的值，以便减少试验过程中的误差，获得更为可靠效果。优选地，上述步骤（3）中测定土壤养分中有效磷含量的方法为Olsen方法，测定速效钾含量的方法为醋酸铵法，但不限于这些测定方法，如测定土壤有效磷含量的方法也可为Bray法、Mehlich3法等，测定速效钾含量的方法也可为Mehlich3法等。优选地，上述步骤（5）中所述土壤养分分级指标包括5个等级，对应地，所述相对产量法的4个分级临界值分别为50%、75%、95%和100%，即：＜50%为“极低”，50%-75%（含50%和75%）为“低”，75%-95%（含95%）为“中”，95%-100%（含100%）为“高”，＞100%为“极高”。优选地，上述步骤（5）中所述土壤养分分级指标也可以是包括4个等级的指标，对应地，所述相对产量法的3个分级临界值分别为50%、75%和95%，即：＜50%为“极低”，50%-75%（含50%和75%）为“低”，75%-95%（含95%）为“中”，95%-100%（含100%）为“高”。本发明的另一目的是提供所述方法在同一农田中进行养分分级指标试验中的应用。本发明的一种土壤养分分级指标的田间试验方法具有如下优点：（1）本发明方法通过施用不同量某种养分肥料将各处理小区的土壤中该种养分调节至不同水平，可在同一农田进行养分分级指标试验，避免现有的制订土壤养分分级指标方法需在不同养分水平农田进行多点试验的缺陷，具有成本大大降低，周期显著缩短的明显优势。（2）本发明方法所有不同养分水平的处理小区均在同一农田，试验条件一致，避免了现有方法不同地点间的试验误差，因而显著提高了试验的可靠性。（3）本发明方法简便可行，试验精度较高，可大量减少试验点和试验周期，能在较短年限内建立区域性土壤养分分级指标，并可节省大量的人力和物力。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1本实施例采用如下方法获得豫北地区棉田土壤有效磷的分级指标。1、通过不施磷肥种植1年棉花将试验地土壤有效磷耗至较低水平试验地上年土壤有效磷含量7.2mg/kg，为了达到试验要求，上一年该试验地全部不施磷肥种植棉花；种植1年棉花后，试验地当年土壤有效磷含量降低至2.1mg/kg。2、根据理论计算0-20cm土层的土壤有效磷含量每提高1mg/kg，每亩需施用0.15kgxa0P（即P₂O₅0.34kg），考虑磷在土壤中的固定等因素，按土壤有效磷含量每提高1mg/kg每亩需施用0.22kgxa0P（即0.5kgP₂O₅）计算。将该试验地随机区组排列分为18个不同处理小区进行不同水平磷肥施用量的处理，每个水平的处理重复3次试验，即有6个不同处理小区进行每次试验，现以其中1次试验的过程进行说明，其他2次重复试验过程相同。试验中设置6个处理小区1、2、3、4、5、6，其土壤有效磷含量设计目标分别为2.1、4.0、7.5、12.5、17.0、25.0mg/kg，磷肥（P₂O₅）施用量分别为0、0.95、2.7、5.2、7.45、11.45kg/亩，其中处理小区5施用量为当地推荐磷肥施用量（相当于全肥处理），所有处理小区的N和K₂O全生育期施用量分别为15kg/亩和8kg/亩；2月25日施用基肥，包括氮肥50%，全部磷、钾肥。3、在施用基肥后57天（4月23日），磷肥在土壤中已完全分解转化，采取各处理小区0-20cm土层样品，用Olsen方法分别测定各处理小区土壤的有效磷含量，3次重复试验的相同处理水平的处理小区1、2、3、4、5、6土壤中有效磷含量实际测定平均值分别为2.1、4.5、7.1、13.1、16.6、23.6mg/kg。4、4月25日播种棉花，各处理后续田间管理措施一致。棉花收获后，获得各处理小区棉花籽棉产量，相对产量等于各处理小区的籽棉产量与处理小区5的籽棉产量之比，计算3次重复试验的籽棉产量及相对产量的平均值。各处理小区的土壤有效磷含量与籽棉相对产量平均值结果如表1所示。表1各处理小区的土壤有效磷含量与籽棉相对产量平均值 ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 5、建立棉花籽棉相对产量与土壤有效磷含量间的回归方程，然后按照相对产量法的4个分级临界值：50%、75%、95%和100%，计算相应的土壤有效磷分级指标。棉花籽棉相对产量（x，%）与土壤有效磷（y，mg/kg）间的回归方程：y=-165.7867+7.6272x-0.111559x²+0.000536x³（R²=0.9850﹡）将相对产量法的4个分级临界值：50%、75%、95%和100%代入上述方程，得出相应的土壤有效磷临界值分别为：3.7、4.9、11.5、17.3mg/kg，为应用方便，上述各值四舍五入取整数，分别为4、5、12、17mg/kg，从而得出本试验条件下棉田土壤有效磷分级指标为y＜4mg/kg为“极低”，4≤y≤5mg/kg为“低”，5＜y≤12mg/kg为“中”，12＜y≤17mg/kg为“高”，y＞17mg/kg为“极高”。实施例2本实例采用如下方法获得豫东地区棉田土壤速效钾的分级指标。1、通过不施钾肥，采用麦棉套种将试验地土壤中速效钾耗至较低水平试验地上年土壤速效钾含量53mg/kg，为了达到试验要求，上一年该试验地全部不施钾肥，种植小麦并套种棉花，收获后将秸秆全部移出试验地；经过1年2季种植后，试验地当年土壤速效钾含量降低至42mg/kg。2、根据理论计算0-20cm土层的土壤中速效钾含量每提高1mg/kg，每亩需施用0.15kgxa0K（即0.18kgK₂O）。将该试验地随机区组排列分为18个不同处理小区进行不同水平钾肥施用量的处理，每个水平的处理重复3次试验，即有6个不同处理小区进行每次试验，现以其中1次试验的过程进行说明，其他2次重复试验过程相同。试验中设置6个处理小区1、2、3、4、5、6，土壤速效钾含量设计目标分别为42、70、100、130、160、190mg/kg，钾肥（K₂O）施用量分别为0、5.0、10.4、15.8、21.2、26.6kg/亩，其中处理小区4施用量为当地推荐磷肥施用量（相当于全肥处理），所有处理N和P₂O₅全生育期施用量分别为15kg/亩和8kg/亩；试验地3月10日施用基肥，包括氮肥50%，全部磷、钾肥。3、在施用基肥后45天（4月25日），钾肥在土壤中已完全分解转化，按处理小区采取0-20cm土层样品，用1mol/Lxa0NH₄OAc浸提－原子吸收测定方法分别测定各处理小区土壤中速效钾含量，3次重复试验的相同处理水平的处理小区1、2、3、4、5、6土壤中速效钾含量实际测定平均值分别为42、73、106、135、166、193mg/kg。4、4月26日播种棉花，各处理后续田间管理措施一致。棉花收获后，获得各试验小区棉花籽棉产量，相对产量等于各处理小区的籽棉产量与处理小区4的籽棉产量之比，计算3次重复试验的籽棉产量及相对产量的平均值。各处理小区的土壤速效钾含量与籽棉相对产量平均值结果如表2所示。表2各处理小区的土壤速效钾含量与籽棉相对产量平均值 ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 5、建立棉花籽棉相对产量与土壤速效钾含量间的回归方程，然后按照相对产量法的4个分级临界值：50%、75%、95%和100%，计算相应的土壤速效钾分级指标。棉花籽棉相对产量（x，%）与土壤速效钾（y，mg/kg）间的回归方程：y=-866.5759+40.7611x-0.586072x²+0.002800x³（R²=0.9788﹡）将相对产量法的4个分级临界值：50%、75%、95%和100%代入上述方程，得出相应的土壤速效钾临界值分别为：56.2、75.1、117.1、148.8mg/kg，为应用方便，上述各值四舍五入取整数，分别为56、75、117、149mg/kg，从而得出本试验条件下棉田土壤速效钾分级指标为:y＜56mg/kg为“极低”，56≤y≤75mg/kg为“低”，75＜y≤117mg/kg为“中”，117＜y≤149mg/kg为“高”，y＞149mg/kg为“极高”。以上实施例列举了应用本发明的土壤养分分级指标的田间试验方法进行棉田土壤有效磷（Olsen方法测定）、速效钾（醋酸铵法）5等级分级指标的试验过程，实际应用时，也可以进行4等级分级指标的试验过程，应用本发明的方法不仅可以进行棉田土壤有效磷其它测定方法（如Bray法、Mehlich3法等）和速效钾其它测定方法（如Mehlich3法等）相应的分级指标（包括5等级或4等级分级指标）试验，也可用本发明方法进行棉田土壤其他养分如速效氮、有效锌和有效硼等的分级指标试验；同时，本发明的方法也同样适用于进行其它作物土壤养分如有效磷、速效钾、速效氮、有效锌和有效硼等的分级指标的试验。虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。