基于土壤测试作物响应的肥料精准施用模型：提升Alfisols中芫荽产量与品质的靶向施肥策略研究

《PLOS One》：Viable fertilizer prescription model: Soil test crop response approach for sustained and targeted yield, quality of Coriander (Coriandrum sativum L.) in Alfisols

本文综述了基于土壤测试作物响应（STCR）方法的肥料精准施用模型在Alfisols土壤芫荽生产中的应用。通过三年田间试验建立了整合化肥与农家肥（FYM）的靶向施肥方程，验证表明STCR-NPK+FYM处理可显著提高芫荽绿叶产量（最高56.9%）、养分吸收（N、P、K）及品质指标（总酚、黄酮、抗坏血酸），同时优化养分利用效率（偏因子生产率PFP、农学效率AE、偏养分平衡PNB、内部利用效率IUE）。该研究为可持续芫荽生产提供了精准施肥方案。

　　

研究背景

传统肥料推荐方法（如笼统施肥）忽视土壤肥力空间变异性，难以实现精准营养管理。土壤测试作物响应（STCR）通过量化土壤测试值、作物营养响应与目标产量间的关系，建立基于土壤基础肥力的定制化施肥方程，为作物高产优质提供科学依据。

材料与方法

研究于2022-2024年在印度班加罗尔大学农业研究站（13°04′55.2″N, 77°34′10.0″E）的典型红壤（Typic Kandic Paleustalfs）进行。试验设计包含三个阶段：

1. 1.
   肥力梯度试验：以饲用玉米为指示作物，通过差异施肥构建低、中、高肥力带；
2. 2.
   主试验：在梯度基础上设置24个处理，涵盖不同NPK水平（0-52.5 kg ha^-1）和FYM用量（0-15 t ha^-1），测定芫荽（品种Arka Isha）绿叶产量、养分吸收及品质参数；
3. 3.
   验证试验：对比STCR靶向施肥（8/10 t ha^-1）、常规推荐剂量（GRD）和土壤肥力评级（SFR）方法的效果。

核心发现

1. 1.
   肥力梯度建立：高肥力带土壤有效氮、磷、钾含量分别达299.71、181.37和271.93 kg ha^-1，显著高于低肥力带（245.56、149.51、230.54 kg ha^-1），成功构建梯度变异（图2）；
2. 2.
   养分响应规律：芫荽产量与钾吸收相关性最强（r²=0.96），其次为氮（r²=0.89）和磷（r²=0.71）（图3）；
3. 3.
   基本参数计算：整合FYM后，氮、磷、钾需求（NR）分别提升7.38%、13.90%和12.50%，肥料贡献率（CF）增幅达34.06%-42.50%（表3）；
4. 4.
   施肥方程构建：
   • •
     NPK单独施用：
     FN = (T×6.10 - 0.38×SN)/0.61
     FP = (T×2.23 - 0.32×SP)/0.60
     FK = (T×7.91 - 0.35×SK)/0.91
   • •
     NPK+FYM整合：
     FN = (T×6.55 - 0.38×SN - 0.075×OM)/0.82
     FP = (T×2.54 - 0.32×SP - 0.095×OM)/0.81
     FK = (T×8.90 - 0.35×SK - 0.072×OM)/1.30
5. 5.
   验证试验效果：
   • •
     STCR-NPK+FYM（10 t ha^-1）处理绿叶产量达11.15 t ha^-1，较GRD和SFR分别提高54.23%和56.90%（表6）；
   • •
     品质参数同步优化，总酚、黄酮和抗坏血酸含量最高提升123.53%；
   • •
     养分利用效率显著改善，磷偏因子生产率（PFP）达610.05 kg kg^-1，氮农学效率（AE）提升至32.25 kg kg^-1（表7）；
6. 6.
   经济性分析：STCR-NPK（8 t ha^-1）价值成本比（VCR）最高（81.87），而FYM整合因成本增加降低VCR（图4）。

结论与意义

STCR模型通过协调土壤供肥能力、作物需求及有机无机配施，实现芫荽生产的产量-品质-效率协同提升。该研究为热带地区特色经济作物的精准营养管理提供了可推广的技术范式。