Nutrient Expert养分专家系统——基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法

<正>我国农业主要以农户经营为主体,复种指数高,作物种植茬口紧,依据土壤测试指导施肥存在测试推荐不及时和成本高等难题。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所与国际植物营养研究所合作研创了小麦和玉米基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法。同时结合计算机技术,建立问答式界面,把复杂的     

基于养分专家系统推荐施肥在东北玉米上的长期综合效应

为明确养分专家系统推荐施肥对东北玉米产量与收益、肥料利用率与土壤养分的长期综合效应,于2012-2020年开展了田间定位试验,共设置5处理：分别为1）不施肥（CK）;2）农民习惯施肥（FP）;3）养分专家系统推荐施肥（NE）;4）在NE基础上配施缓/控释氮肥（NER）;5）土壤测试推荐施肥（ST）。探究9 a 产量与收益、肥料利用率、土壤养分和养分平衡的变化规律。结果表明,NE和ST处理较FP处理显著降低了氮磷肥用量（P<0.05）,显著增加了钾肥用量（P<0.05）。与FP处理相比,NE、NER和ST处理提高了玉米产量、收益及其稳定性。其中均以NE处理最高,之后依次为ST和NER处理。NE、NER和ST处理肥料平均回收利用率、农学利用率和偏生产力较FP处理分别提高了29.0%～40.1%（P<0.05）、31.3%～44.3%（P<0.05）和22.0%～31.7%（P<0.05）,且均以NE处理最高。与FP处理相比,NE、NER和ST处理提高了0～30 cm土壤无机氮含量,降低了30～90 cm土壤无机氮和0～30 cm土壤有效磷含量,而不同施肥处理土壤速效钾含量差异未达显著水平（P>0.05）,其中NE处理与试验起始养分含量最为接近。9 a养分平衡结果显示,FP、NE、NER和ST处理氮、磷均表现为盈余,而钾素表现为亏缺,且NE处理氮、磷盈余量和钾亏缺量均为最低。综上,与农民习惯施肥和土壤测试推荐施肥相比,养分专家系统推荐施肥不仅可提高玉米产量、收益和肥料利用效率,并可保持土壤养分稳定。因此,它是一种适用于中国东北玉米的推荐施肥方法。     

养分专家系统推荐施肥对章丘大葱产量及养分吸收利用的影响

为评价养分专家系统(NE系统)在大葱上的推荐施肥效果,在章丘大葱主产区,选取多年大葱种植地进行田间试验,并分析了NE系统与农民习惯施肥(FP)处理、当地农技部门的测土配方推荐施肥(OPTs)处理下大葱产量、经济效益、养分吸收积累、肥料利用率和土壤硝态氮积累的变化。结果表明,NE系统推荐施肥较FP处理氮、磷、钾肥施用量分别降低了13.22%、27.33%和16.51%,较OPTs处理氮、磷肥用量增加而钾肥用量降低;大葱NE系统较FP和OPTs分别增产6.04%和12.30%,增收8.01%和14.74%;NE处理氮素积累量较FP和OPTs处理分别显著增加14.20%和37.78%,磷积累量分别增加21.22%和25.78%,但差异不显著,钾积累量分别显著增加16.78%和22.13%;NE处理氮肥农学效率平均为71.78 kg/kg,氮肥利用率平均为25.10%,氮肥偏生产力较FP提高22.22%;NE处理较FP、OPTs处理可分别显著降低0～90 cm土层硝态氮积累量39.44%和38.72%。大葱NE系统推荐施肥促进了大葱对养分的吸收和利用,具有明显的增产增收效应,肥料利用效率高于全国平均水平,降低了土壤硝态氮积累风险,可作为该地区大葱推荐施肥方法推广应用。     

不同质地潮土夏玉米推荐施肥方法研究

为推动夏玉米科学施肥,在河南省砂壤、中壤和黏壤质潮土上采用田间试验研究了Nutrient Expert(NE)和Agro Services International Inc(ASI)法推荐施肥对夏玉米产量和经济效益的影响及基于NE推荐施肥的氮磷钾肥利用效率。结果表明,各推荐施肥处理夏玉米产量、纯收益和蛋白质产量均表现为黏壤>中壤>砂壤,NE推荐施肥处理的产投比最高,其次是ASI推荐施肥处理,推荐施肥可显著增加夏玉米植株养分积累量,促进籽粒产量和蛋白质产量的提高。在砂壤、中壤和黏壤上的NE推荐施肥处理比农民习惯施肥处理分别增产7.22%、3.84%和11.32%,ASI推荐施肥分别增产13.44%、10.60%和11.20%。NE推荐施肥处理中施氮对夏玉米的增产效应最大,氮肥农学效率和氮磷钾肥利用率均表现为黏壤>中壤>砂壤,磷、钾肥农学效率均表现为砂壤>黏壤>中壤,3种质地潮土的肥料农学效率均表现为磷肥>钾肥>氮肥。由此得出,NE推荐施肥适宜在黏壤质潮土推行,而ASI法推荐施肥适宜于砂壤和中壤质潮土。     

基于产量反应的东北一季稻推荐施肥方法的可行性

  【目的】  推荐施肥是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。基于产量反应的养分专家系统 (Nutrient Expert for Rice，NE) 易于操作，便于推广。通过大量田间试验，验证了其在东北一季稻上的应用效果。  【方法】  于2013—2018年在东北水稻主产区黑龙江省和吉林省共开展了115个田间试验，每个试验包括6个处理:1) 基于水稻养分专家系统推荐施肥处理 (NE)；2) 农民习惯施肥措施处理 (FP)；3) 基于测土配方施肥或当地农技部门推荐施肥的处理 (ST)；4)～6) 分别为基于NE的不施氮 (N)、不施磷 (P) 和不施钾 (K) 处理，用于计算养分利用率。水稻收获期调查产量，依据肥料成本，计算净效益和肥料利用率。  【结果】  NE、FP和ST处理间的水稻产量无显著差异 (P = 0.185)，但以NE处理的产量较高，平均为9068 kg/hm2，与FP和ST处理相比，分别增加了344和196 kg/hm2，其产量差随着NE系统不断优化趋于稳定。虽然NE处理的肥料成本 (TFC) 最高，但其净效益 (GRF) 比FP和ST处理分别高1043和537元/hm2，这部分效益都来自于产量的增量。养分回收率 (RE) 均以NE处理最高，与FP和ST处理相比，氮素回收率分别提高了3.3和2.3个百分点，磷素回收率分别提高了3.5和3.6个百分点，钾素回收率分别提高了7.3和4.6个百分点。与FP处理相比，NE处理的氮和磷的农学效率 (AE) 分别显著提高2.7 kg/kg (P = 0.022) 和4.1 kg/kg(P = 0.030)，3个处理的钾素农学效率无显著差异。肥料偏生产力 (PFP) 的大小与施肥量呈显著负相关，NE和ST处理N的偏生产力显著高于FP处理 (P = 0.004)，ST处理磷素偏生产力显著高于NE和FP处理 (P = 0.001)，但FP处理钾素偏生产力高于NE和ST处理，并与NE处理差异达到了显著水平 (P = 0.028)。  【结论】  与以常规测土施肥为基础的推荐施肥相比，基于产量反应的养分专家系统 (NE系统) 的推荐施肥量和比例更符合作物对养分的需求，在吉林和黑龙江两个省份的大田试验中均获得了相同或更高的水稻产量。由于NE系统无论是否进行土壤测试都可用来进行推荐施肥，因而是更加方便和可行的一季稻施肥推荐方法。     

养分专家系统推荐施肥提高梨果产量及品质

  【目的】   养分专家系统推荐施肥方法是基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法,简便易行。我们应用该方法进行了梨树的优化推荐施肥,并通过田间试验验证了该方法的可行性。   【方法】   在河北省保定市伍仁桥镇开展了3年 (2017—2019年) 田间实验,供试黄冠梨 (Pyrus bretschneideri Rehd. var. Huangguan) 采用养分专家推荐施肥 (Nutrient Expert,NE)、农户习惯施肥 (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,研究黄冠梨叶片和果实氮磷钾养分含量、果实产量、主要品质指标、肥料农学效率、偏生产力及经济收益的变化。   【结果】   供试黄冠梨3年平均氮、磷和钾施肥量NE施肥处理与FP施肥处理相比分别降低35.96%、28.8%和57.92%。与FP施肥处理相比,NE施肥处理下叶片中的氮、磷含量3年平均分别增加了8%、26%,果实中的氮、磷、钾含量3年平均分别增加了26%、68%和18%。NE施肥处理梨果3年平均最高产量和产值分别为45.80 t/hm2和18.61万元/hm2,NE施肥处理的果实产量3年比FP与ST施肥处理分别增加了15.56%～26.91%和10.24%～15.23%;NE施肥处理3年经济效益比FP与ST施肥处理分别增加了17%～29%和11%～16%。与FP施肥处理相比,NE施肥处理3年果实中的平均可溶性糖含量和固酸比分别显著提高了27%和10%;与ST施肥处理相比,NE施肥处理下可溶性糖含量显著提高了21%。而其它果实品质如可滴定酸、可溶性固形物在3个施肥处理之间没有显著差异。同时,与FP施肥处理相比,虽然NE处理施肥量有所降低,而氮、磷、钾肥的3年平均农学效率和偏生产力分别提高了13.76、19.95、24.07 kg/kg和36.52、42.21、76.81 kg/kg。   【结论】   基于产量反应和农学效率的养分专家推荐施肥能够显著提高梨果产量、品质、肥料利用率及经济效益,证明该优化施肥方案适用于河北省梨树生产。但是在推荐方案中能否以部分有机肥替代无机肥,以及是否能长期维持土壤养分平衡等问题还需要进一步探究。     

大豆养分专家系统在我国大豆主产区的应用与评价

  【目的】  平衡施肥是实现作物高产高效的主要因素,而推荐施肥方法是实现作物平衡施肥的重要手段。本研究通过田间试验评价养分专家系统 (Nutrient Expert,NE) 推荐施肥在我国大豆上的应用效果。  【方法】  于2014—2015年在春大豆产区 (东北三省) 进行了21个田间试验,2017—2018年在夏大豆产区 (安徽、江苏、河南) 进行了11个田间试验。所有试验采用当地大豆品种,设置3种施肥处理,包括大豆养分专家系统 (NE) 推荐施肥、基于土壤测试的推荐施肥 (OPTS) 和农民常规施肥 (FP) 处理,分析比较了各施肥处理的肥料用量、大豆产量、养分吸收量及经济效益。  【结果】  在春大豆产区,NE和OPTS处理较FP处理明显提高了辽宁省的氮肥用量和吉林省的磷肥用量,提高了黑龙江和吉林省的钾肥用量,而NE和OPTS处理间氮磷钾肥用量相似;在夏大豆产区,所有试验NE和OPTS处理推荐的氮磷钾肥用量均显著高于FP处理。在春大豆产区,黑龙江、吉林和辽宁省OPTS处理的大豆产量较FP 处理分别增加了135、518 和478 kg/hm2,经济效益分别增加了699、1684和856元/hm2;NE处理的产量较OPTS处理分别增产了167、542和1225 kg/hm2,经济效益分别增加1096、2591和4610元/hm2;OPTS处理的氮吸收量较FP提高了9.1%～32.3%,钾吸收量提高了0～41.4%,且显著提高辽宁省的磷肥偏生产力;在黑龙江,NE处理氮、钾吸收量分别显著高于OPTS处理13.6%和23.5%。在夏大豆产区,安徽和江苏省OPTS与FP处理的产量相似,而河南、安徽和江苏省NE处理的大豆产量较FP 处理分别增加了1021、694和622 kg/hm2,经济效益分别增加了3991、3955 和2069元/hm2;河南省NE和OPTS处理的大豆产量和经济效益相似,而安徽和江苏省NE处理的大豆产量较OPTS处理分别增产868和545 kg/hm2,经济效益分别增加2876和2823元/hm2。同时,除安徽省钾吸收量外,OPTS处理与FP处理氮磷钾吸收量均无显著差异;而NE处理氮磷钾素吸收量较FP处理分别提高了15.8%～41.3%、19.0%～35.5%和23.9%～27.3%,并且NE处理提高了江苏省氮磷肥的偏生产力。  【结论】  与农民常规施肥相比,测土施肥和养分专家系统推荐施肥处理在东北的春大豆产区氮磷肥用量没有显著变化,在夏大豆产区的氮磷钾肥用量显著增加;测土施肥与农民常规施肥处理的大豆产量和经济效益相似,而养分专家系统推荐施肥处理的产量和经济效益较农民常规施肥显著增加。因此,养分专家系统推荐施肥更有利于养分的平衡优化、大豆产量和经济效益的提高,同时不需土壤分析测试,是一种简捷高效的推荐施肥方法。     

基于养分专家系统的西北旱地冬小麦推荐施肥效应研究

  【目的】   本研究调查了养分专家系统 (Nutrient Expert, NE) 推荐施肥在西北旱地冬小麦生产上的应用效果,以明确该方法在西北旱地小麦推荐施肥中的可行性。   【方法】   在陕西渭北旱塬两年共布置15个田间试验,所有试验均设置两个处理:养分专家系统推荐施肥 (NE) 和农户习惯施肥 (FP)。在小麦成熟期采集小麦样品和0—100 cm土层土壤样品,测定植株氮磷钾养分含量和土壤硝态氮含量,调查分析小麦产量及其构成要素、经济效益和肥料偏生产力。   【结果】   NE推荐的N施用量平均为158 kg/hm2,较FP处理 (N 192 kg/hm2) 减少了18%;P₂O₅施用量平均为62 kg/hm2,较FP处理 (134 kg/hm2) 减少了54%;而K₂O用量为40 kg/hm2,较FP处理 (28 kg/hm2) 增加了43%。NE处理的冬小麦平均籽粒产量为5171 kg/hm2,与FP处理 (5111 kg/hm2) 籽粒产量接近,经济效益提高了7.8%,氮肥偏生产力提高25.1%,磷肥偏生产力提高了139.8%。与FP相比,NE处理的土壤0—100 cm土层硝态氮残留量无显著差异。   【结论】   相比农户习惯施肥,基于养分专家系统推荐的施肥方案减少了18%的氮肥和54%的磷肥用量,增加了43%的钾肥用量,冬小麦产量保持稳定,氮肥和磷肥的偏生产力和经济效益均显著提升,具有较好的化肥减施和增收效果,可在旱地冬小麦生产中推广应用。     

石灰性紫色土种植小麦适宜施肥量的研究

  目的  目前我国小麦施肥效应研究主要集中在中部及北方地区,南方石灰性紫色土上小麦施肥效应及适宜施肥量尚不清楚。  方法  2018年10月至2020年5月在四川盐亭县青峰村石灰性紫色土农田,设农户习惯施肥（FP）、地方科技部门推荐施肥（ST）、养分专家系统优化施肥（NE）、优化施肥配施锌肥（NE + Zn）和优化施肥增减氮肥等12个处理,进行小麦施肥小区试验。  结果  石灰性紫色土上不同施肥处理对小麦的生物量和产量影响显著,而对千粒重无明显影响;NE + Zn处理产量最高,即优化施肥配施锌肥小麦增产效果显著,与FP处理相比平均增产约20%;不施氮肥和氮肥用量增减对小麦影响不明显,但不施磷肥则影响显著:相对于NE + Zn处理减产约30%。  结论  石灰性紫色土种植小麦的推荐施氮量为N 93 kg hm?2,同时配施磷肥和锌肥小麦有显著增产效果。     

养分专家系统推荐施肥对苏北地区水稻产量和肥料利用率的影响

苏北地区水稻集约化种植体系中存在氮肥施用过量、施肥时期与肥料配比不合理、肥料利用率低等现象,是农民收益增加和农业可持续发展的限制因子。为科学、系统地指导苏北地区稻田施肥,提高水稻养分利用效率并降低环境风险,本研究基于地块土壤性状、产量目标及养分管理措施等信息,运行水稻养分专家系统(Nutrient Expert System, NE)进行施肥推荐,并通过田间试验比较了NE推荐施肥对苏北地区水稻产量、经济效益、养分吸收、肥料利用率的影响。试验共设置5个处理,分别为水稻养分专家系统推荐施肥(NE),基于NE处理的减氮(NE-N)、减磷(NE-P)和减钾(NE-K)处理,以及农民习惯施肥(FP)。结果表明:与FP处理相比, NE处理的氮、磷肥偏生产力分别提高44.77%和6.32%,其中氮肥偏生产力达到显著水平(P0.05);钾肥偏生产力显著降低33.55%(P0.05);氮肥、钾肥回收利用率显著提高4.91%、19.35%,磷肥回收利用率与FP处理基本相同。相比于FP处理,NE处理在减少氮肥投入,保证氮、磷、钾肥平衡施用的条件下,水稻增产2.23%,增收6.24%,但差异不显著;水稻植株籽粒中磷和钾积累量分别增加10.32%和51.63%,其中后者达显著水平(P0.05)。综上所述,水稻养分专家系统在苏北地区依据地块信息和智能化施肥系统,指导优化了氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了水稻对氮、磷、钾养分的吸收和利用,提高了肥料利用率,具有较好的增产增收效果,可以在苏北地区推广应用。     

养分专家系统推荐施肥对冬小麦产量、养分转运及肥料利用的影响

为探究冬小麦科学施肥技术,明确养分专家系统推荐施肥对冬小麦产量、养分积累转运与利用的影响,于2018—2019年分别在河南省鹤壁市和新乡市以冬小麦(鹤壁、新乡试验品种分别为‘郑麦7698’和‘郑麦366’)为试验材料,设置7个处理[农民习惯施肥(FP)、当地推荐施肥(ST)、养分专家系统推荐施肥(NE)、在NE基础上配施缓控释氮肥(RNE)、在NE基础上不施氮肥(NE-N)、在NE基础上不施磷肥(NE-P)、在NE基础上不施钾肥(NE-K)],探究不同施肥处理对冬小麦氮、磷、钾养分转运分配规律和肥料利用效率的影响。结果表明,冬小麦氮、磷、钾施肥量NE较FP处理分别降低16.2%、43.3%、-13.2%(鹤壁)和19.5%、48.0%、-57.9%(新乡);冬小麦产量NE与FP处理无显著性差异,RNE与FP处理存在显著性差异;NE、RNE较FP处理分别增产4.7%～6.6%、5.5%～9.6%(P0.05)。进一步研究表明,NE、RNE处理可显著增加地上部植株养分含量和积累量(P0.05),其花后干物质积累量较FP处理增加9.2%～14.0%、11.9%～18.6%;花前氮、磷素转运量和钾素转运对籽粒钾素积累贡献率均有提高,基于养分专家系统推荐施肥的氮、磷、钾肥平均利用效率分别为42.1%、19.2%、46.6%,平均农学效率分别为11.5kg·kg~(-1)、13.2 kg·kg~(-1)、13.3 kg·kg~(-1)。综上可知,小麦养分专家系统指导优化了氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了小麦对氮、磷、钾养分的吸收利用,提高了肥料利用率,具有良好的增产效果,可以在河南地区推广应用。     

典型黑土不同施氮量对马铃薯产量和氮素利用率的影响

  【目的】  我国马铃薯生产中养分不平衡施用问题严重，过量施氮不利于农业可持续发展和生态环境保护。在养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 推荐施肥量基础上，研究不同施氮量对马铃薯产量、养分吸收和氮肥利用率的影响，为马铃薯推荐施肥提供科学依据。  【方法】  于2017―2018年，分别在黑龙江克山县不同地块进行2个田间试验，在NE系统推荐施肥量 (N₁₈₀) 的基础上，设减施推荐施氮量的50% (N₉₀)、25% (N₁₃₅) 和增施25% (N₂₂₅)、50% (N₂₇₀) 4个处理，并以不施氮肥的处理作对照 (N₀)。测定马铃薯产量、养分吸收量、肥料利用率等指标。  【结果】  017和2018年马铃薯产量均以NE系统推荐的N₁₈₀处理最高，较N₀处理两年平均增产40.4%。N₉₀和N₁₃₅处理低施氮水平 (≤ 180 kg/hm2) 下，随着施氮量的增加，马铃薯产量也明显增加，当施氮量超过NE系统推荐的施肥量 (180 kg/hm2) 后，继续增施氮肥对产量增加无明显作用。与N₀处理相比，两年N₁₈₀处理的块茎、秸秆和全株氮素吸收量平均增幅分别为49.8%、58.2%和52.0%，磷素吸收量平均增幅为36.3%、52.2%和39.8%，钾素吸收量平均增幅为26.4%、46.8%和31.3%，生产1 t块茎 (鲜重) 所需要的氮、磷、钾养分分别为4.6、1.1和5.8 kg。N₁₈₀处理的产量和氮磷钾养分吸收量均为最高，氮素农学效率和回收率与N₉₀和N₁₃₅处理差异不显著。  【结论】  在不超过马铃薯氮素需求条件下，增加氮肥投入可显著增加马铃薯产量和氮素吸收量，NE系统能够指导马铃薯科学施肥，保障马铃薯产量，提高氮肥利用效率。     

基于产量反应和农学效率的水稻智能化推荐施肥方法研究

【目的】水稻专家推荐系统早期版本没有区分水稻种植类型，有时会降低推荐的精准性。我们优化并建立了基于不同种植类型水稻的产量反应和农学效率的水稻推荐施肥方法，并采用大量田间试验验证了其普遍性和可行性。【方法】收集汇总来自于国际植物营养研究所中国项目部、团队研究以及公开发表的多年多点水稻田间试验，建立产量和养分吸收数据库。采用QUEFTS模型分析不同种植类型水稻养分吸收特征，建立水稻产量反应和农学效率的内在联系，构建施肥模型，开发水稻养分专家系统。于2013—2020年在水稻主产区8个省份开展了452个田间试验对系统进行校正和改进。每个试验包括6个处理：水稻养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST)以及基于NE的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查了水稻产量、经济效益、养分回收率和肥料农学效率。【结果】QUEFTS模型分析的水稻产量与养分吸收关系结果显示，生产1 t籽粒产量地上部所需氮、磷和钾养分一季稻分别为14.2、3.9和14.3 kg，早、中、晚稻分别为16.9、3.3、20.9 kg。我国水稻主产区施用氮、磷和钾肥的平均产量反应一季稻分别为3.1、1.1和1...     

中国农业科学院微信版“养分专家”上线

在国家重点研发计划项目—"肥料养分推荐方法与限量标准"项目的支持下,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所牵头,会同浙江大学、西南大学、北京市农林科学院等在内的国内多家科研院所近百名科学家,针对当前我国小农户作物种植茬口紧、土壤测试指导不及时和测试指导成本高等难题,开发了微信版"养分专家"APP。     

小麦养分专家系统推荐施肥对河北省冬小麦产量、养分效率和环境效应的影响

为评价小麦养分专家系统(Nutrient Expert,NE)推荐施肥对冬小麦产量效应、养分利用率和农田环境效应的影响,对2010~2014年期间在河北省开展的83个小麦试验进行了分析。结果发现:小麦养分专家系统推荐施肥量较农民习惯施肥量氮、磷肥分别降低了47.0%和10.4%,钾肥增加了102.0%;小麦养分专家系统推荐施肥较农户施肥增产在2.6%~13.0%之间,氮、磷、钾肥利用率分别为31.7%、10.9%和31.0%,氮肥偏生产力为47.9kg/kg,显著高于农民习惯施肥处理24.7 kg/kg;小麦养分专家系统推荐施肥的农田温室气体排放总量和排放强度分别为2 211 kg CO_2 eq/hm~2和332 kg CO_2 eq/t,显著低于农民习惯处理的3 720 kg CO_2 eq/hm~2和589 kg CO_2 eq/t。小麦养分专家系统推荐施肥提高了养分利用率、降低了农田温室气体排放,可以在河北省小麦主产区推广应用。     

基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法

当前农民过量和不平衡施用化肥现象严重,导致肥料利用率降低,影响到农田的可持续利用。因此,发展适合我国农业生产特点的养分管理和施肥方法尤为重要。本文介绍了基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥新方法,该方法是以改进的SSNM （Site-specific Nutrient Management）和改进的QUEFTS （Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils）模型为指导的养分管理和推荐施肥为原则,同时考虑大、中微量元素的全面平衡,并应用计算机软件技术把复杂和综合的养分管理原则智能化形成可为当地技术推广人员掌握的Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件。Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件在用户回答一些简单问题后就能给出基于作物栽培管理措施的推荐施肥套餐,包括作物种植密度、目标产量、推荐的养分用量及其可选用的物化的肥料用量,同时根据预知的作物生长季节推荐施肥的最佳时间和次数。通过跨区域田间多点验证试验证明,基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法是一种简单的易于掌握的作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的新方法。     

WebGIS支持下的黑土农田施肥决策支持系统--以黑龙江省双城市为例

以双城市农田耕层0-20 cm采样数据和土壤图、区划图、土地利用图为基础,通过地统计学和空间叠加分析方法,生成了施肥管理图.并以长期田间试验和施肥模型为依据,建立了推荐施肥指导数据库和专家系统.在ArcGIS Server平台上,利用JAVA Script编程语言开发了双城市施肥决策支持系统.该系统可以在全市范围内按照不同的地力和养分等级进行施肥指导.系统操作简便,可视化程度高,可以帮助农户获得合理的施肥建议,可为决策者对区域土壤养分动态变化的监测和管理提供数据支持,为促进农村信息化建设、提高土壤肥力质量和作物产量,保护生态环境提供了基于GIS的信息化管理平台.     

吉林省中部一季稻区推荐施肥方法研究

基于2013—2016年在吉林省永吉县、九台区、梨树县和前郭县开展的40组田间试验,通过研究稻谷产量、养分吸收量、肥料利用效率及养分平衡等指标,比较了测土配方(ST)与NE养分专家系统(NE)两种推荐施肥方法在吉林省中部一季稻区的应用效果与适用性。结果表明:农民习惯施肥(FP)处理稻谷产量平均为9.17t/hm~2,ST(9.21t/hm~2)和NE(9.24t/hm~2)处理产量均高于FP处理但并无显著差异。氮肥农学利用率以NE处理显著高于FP处理,磷肥农学利用率以ST处理显著高于FP、NE处理,而钾肥农学利用率无显著差异。FP、ST和NE处理的地上部养分吸收及肥料回收利用率方面均无显著差异。养分表观平衡方面,FP、ST和NE处理的土壤氮素均为盈余,其中FPSTNE。磷素则为小幅亏缺,而钾素大幅亏缺。不同区域处理间表现存在差异,与其他3个地区不同,前郭县ST处理的产量、植株养分吸收量及肥料农学利用率总体上低于NE处理。综上,ST和NE推荐施肥方法在吉林省中部一季稻区均有减肥、稳产、增效的良好效果,两种方法在半湿润地区(永吉、九台和梨树)适用性均较好,而半干旱地区(前郭)以NE方法相对较好。     

基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法在东北春玉米上应用的可行性研究

【目的】针对当前我国玉米生产中肥料不合理施用带来的肥料利用率低的现状,以及我国小农户经营、测土施肥实现困难等问题,建立基于产量反应和农学效率的玉米推荐施肥方法,玉米养分专家系统（Nutrient Expert for Hybrid Maize,NE）,研究其在东北春玉米上的应用效果。【方法】于2010~2014年共布置了193个田间试验,从产量、经济和环境方面在东北春玉米种植区对玉米养分专家系统进行校正和改进,包括肥料用量,产量,经济效益,氮（N）、磷（P）和钾（K）肥利用率和氮素损失等方面。试验包括5个处理,分别为农民习惯施肥（FP）,玉米养分专家系统的推荐施肥（NE）,以及基于NE处理的减氮、减磷和减钾处理。【结果】NE平衡了肥料用量,显著降低了氮肥和磷肥施用量,与FP相比分别降低了43.5（P < 0.001）和23.6 kg/hm2（P < 0.001）,降幅分别达到了21.0%和27.0%,但增加了钾肥用量（8.3 kg/hm2,P=0.001）。全部试验NE处理产量显著高于FP处理0.6 t/hm2,增产率为5.2%（P < 0.001）。5年平均经济效益（GRF）NE处理比FP处理增加1466 yuan/hm2,增幅为7.2%（P < 0.001）,其中1192 yuan/hm2是通过产量增加带来的,占总增加量的81.3%。NE处理的氮素农学效率（AEN）、氮素吸收利用率（REN）和氮素偏生产力（PFPN）比FP处理平均分别增加了5.8 kg/kg、11.0个百分点和16.8 kg/kg,增幅分别达到了53.8%、47.8%和29.6%;磷素农学效率（AEP）、磷素吸收利用率（REP）和磷素偏生产力（PFPP）平均分别增加了12.3 kg/kg、13.5个百分点和44.0 kg/kg,增幅分别达到了125.9%、87.5%和29.6%;钾素农学效率（AEK）和钾素吸收利用率（REK）平均分别增加了4.0 kg/kg和13.8个百分点,增幅分别达到了30.2%和36.1%,但钾素偏生产力（PFPK）降低了22.4 kg/kg。三年定位试验氮肥施用量NE处理比FP处理共减少102.8 kg/hm2,地上部氮素吸收量却增加了38.7 kg/hm2,氮素表观损失降低了78.5 kg/hm2,收获期土壤氮素残留降低了63.0 kg/hm2,但NE处理的三年平均产量达到了12.3 t/hm2,比FP处理平均高0.9 t/hm2。【结论】近5年,共193个田间试验结果证明,采用基于玉米产量反应和农学效率的推荐施肥方法不仅增加了产量和经济效益,提高了肥料利用率,而且降低了氮素损失,在实践上可以用于我国东北春玉米的施肥推荐。     

冬小麦养分专家推荐施肥系统在长江流域的可行性研究

  【目的】  采用基于产量反应和农学效率的冬小麦养分专家系统的推荐施肥方法 (Nutrient Expert for wheat, NE)，在长江流域开展田间试验，并通过与该地农民习惯施肥方法的比较，确定该系统在长江流域冬小麦应用的可行性。  【方法】  2019年于长江流域的四川、云南、安徽、湖北、江苏和浙江6省共布置了50个冬小麦田间试验，每个试验包括5个处理:小麦养分专家系统推荐施肥处理 (NE)、农民习惯施肥处理 (FP)，以及基于NE处理的不施氮、不施磷和不施钾肥处理，从产量、经济效益、肥料利用率、氮损失和温室气体排放5个方面，比较了NE与FP的差异。  【结果】  与FP处理相比，NE处理显著降低了N、P₂O₅和K₂O施用量57、10和8 kg/hm2 (P < 0.001)，降幅分别达到了26.6%、13.3%和12.9%；小麦产量明显提高 (P < 0.001)，平均增产365 kg/hm2，增幅为7.9%；显著降低了肥料成本 (P < 0.001)，平均减少了429 元/hm2，降幅为20.9%；显著提高了经济效益，平均增加了1446 元/hm2，增幅为17.7%，且所有增加经济效益中有55.5%来自于产量的增加 (P < 0.001)。NE处理显著提高了长江流域冬小麦的肥料利用效率 (P < 0.001)，与FP处理相比，氮、磷和钾农学效率分别提高了6.5、8.3和8.6 kg/kg，增幅分别为67.7%、143.1%和159.3%；氮、磷和钾偏生产力分别增加了10.9、17.9和24.8 kg/kg，增幅分别为49.1%、28.8%和34.4%；氮、磷和钾回收率分别增加了15.3、11.9和27.2个百分点，增幅分别为52.9%、132.2%和87.7%。NE处理较FP处理显著增加了地上部氮素吸收量 (P < 0.001) ，且显著减少了氮素损失 (P < 0.001)，地上部氮素吸收量平均增加了3.0 kg/hm2，增幅为2.5%；活性氮损失强度平均减少N 4.0 kg/t，降幅为37.7%；N₂O总排放量平均减少了0.7 kg/hm2，降幅为28.0%；温室气体排放强度平均减少CO₂ eq 308.4 kg/t，降幅为36.5%。  【结论】  在长江流域冬小麦生产中，采用基于小麦产量反应和农学效率的NE推荐施肥方法，可较农民习惯施肥 (FP) 平均分别降低26.6%、13.3%和12.9%的氮磷钾肥施用量，同时提高冬小麦产量7.9%，显著提高经济效益和肥料利用率，并有效地降低活性氮损失强度和温室气体排放量，适用于我国长江流域冬小麦的推荐施肥。