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。     

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。     

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。     

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。     

基于养分专家系统的马铃薯推荐施肥效应

基于2017～2018年在马铃薯主产区内蒙古武川县开展的60组田间试验,通过不同马铃薯产量区间研究产量效应、养分吸收量、肥料利用效率以及养分平衡等指标,验证养分专家系统推荐施肥方法在内蒙古马铃薯主产区的应用效果与适用性。结果表明:在马铃薯低产、中产和高产区间中,养分专家系统推荐施肥(NE)处理的氮肥(N)用量较农民习惯施肥(FP)处理分别减少16、23和25 kg/hm~2,但产量较FP处理分别提高1.2、2.0和2.6 kg/hm~2,且氮肥利用率和氮肥农学效率较FP处理分别提高了6.2%、6.8%、7.3%和11.1、15.2、16.6 kg/kg。NE较FP处理的氮(N)、磷(P_2O_5)、钾(K_2O)肥的农学效率分别提高14.3、13.1和7.1 kg/kg,肥料回收率分别提高6.8、3.4和6.9个百分点。总体而言,马铃薯养分专家推荐施肥方法具有减肥增产的良好效果,且在中产和高产区间中NE养分专家系统的应用效果更佳。     

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。     

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。     

基于产量反应和农学效率的玉米智能化推荐施肥方法研究

【目的】玉米产量高，需肥量大，亟需在保证玉米产量前提下，通过科学施肥实现肥料减施增效。本文基于产量反应和农学效率大数据，建立并开展田间试验校验了玉米智能化推荐施肥方法。【方法】以“玉米”、“玉米+产量”、“玉米+养分吸收”、“玉米+肥料利用率”为关键词及关键词组合，收集了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玉米田间肥料试验数据，采用QUEFTS模型分析玉米养分吸收特征，优化施肥下玉米产量反应，农学效率和相对产量等农学参数，构建玉米养分专家系统。于2010—2019年在玉米主产区开展了803个田间校验试验，每个试验包括6个处理：基于玉米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处理的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查了施肥量、玉米产量、经济效益和肥料利用率。【结果】依据QUEFTS模型分析，生产1 t籽粒，地上部氮、磷和钾养分需求量春玉米分别为15.9、4.1和13.8 kg，夏玉米分别为17.8、4.0和15.8 kg；玉米主产区氮、磷和钾肥的平均产量反应春玉米分别为2.9、1.5和1.4 t/hm²     

基于养分专家系统的侧深施肥技术对宁夏引黄灌区

为了寻求合理施用肥料与改善水稻养分利用的有效措施，通过2016—2018年在宁夏引黄灌区开展的8组田间试验，研究基于养分专家系统的侧深施肥技术（NE-SD）对水稻产量与养分利用率的影响。结果表明：与农民习惯施肥（FP）处理相比，养分专家系统（NE）处理在减氮24.85%、减磷24.78%、增钾90.71%的基础上，稻谷增产4.71%；氮素、磷素、钾素累积量分别增加2.24%，4.40%，15.09%；氮肥、磷肥、钾肥利用率分别增加9.84，8.78，1.99个百分点；氮肥、磷肥、钾肥农学效率分别增加4.73，7.69，1.54 kg/kg。基于养分专家系统的侧深施肥技术，能够深化4R养分管理方法，表现出较好的应用效果。与FP处理相比，NE-SD处理稻谷增产7.53%；氮素、磷素、钾素累积量分别增加3.92%，7.87%，18.74%；氮肥、磷肥、钾肥利用率分别增加11.09，11.32，5.82个百分点；氮肥、磷肥、钾肥农学效率分别增加5.87，11.31，3.54 kg/kg。因此，在宁夏引黄灌区，NE推荐施肥与NE推荐施肥的基础上，采用侧深施肥技术 2种施肥方法均能在减少肥料投入的基础上，增加稻谷产量，增加水稻养分累积量，提高养分利用率，降低土壤氮素、磷素盈余。     

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。     

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。     

沼液施用量对毛竹林地土壤理化性质及碳储量的影响

为了解决沼液资源化利用,化肥减施的问题,该文以沼液替代化肥来研究相同氮磷钾含量肥料施用的前提下,不同沼液用量与化肥配合施用(N_1P_1K_1Z_1—沼液全氮替代化肥施氮总量的25%,N_2P_2K_2Z_2—沼液全氮替代化肥施氮总量的50%,N_3P_3K_3Z_3—沼液全氮替代化肥施氮总量的75%)对毛竹林地土壤理化性质及竹林固碳增汇效应的影响。结果表明,单独施用化肥或者化肥与沼液配合施用对毛竹林地土壤pH值、有机质、全氮、磷、钾含量的影响不明显(P0.05),而沼液与化肥配合施用(特别是N_3P_3K_3Z_3—高量沼液)对土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量提高的幅度较为显著(单施化肥处理除外)(P0.05)。单独施用化肥或化肥与沼液配施显著降低了放线菌的比例(单施化肥处理除外),却显著增加了细菌和真菌的比例(P0.05)。与不施肥对照CK处理相比,单施化肥处理显著增加了细菌与真菌数量的比值,增幅为24.51%;而沼液与化肥配施则与CK处理之间的差异不显著(P0.05)。化肥与沼液配施均能显著提高毛竹林地土壤微生物量碳和氮的含量,而且能够显著提高土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶的活性(P0.05),各施肥处理均以N_3P_3K_3Z_3提高的幅度最大。此外,单独施用化肥或者化肥与沼液配施均能显著提高I度竹、II度竹和林分的平均胸径以及I度竹和林分的碳储量(P0.05),各施肥处理仍以N_3P_3K_3Z_3处理增加的幅度最大。可见,施用沼液替代化肥能够提升土壤肥力水平,促进毛竹生长,尤其是新竹的生长和固碳增汇。