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。     

基于产量反应和农学效率的苹果养分专家系统构建及验证

【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/hm²;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...     

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     

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,把复杂的施肥原理简化为农技推广部门和农民方便使用的养分管理专家系统-Nutrient Expert,简称NE系统。NE系统通过了解过去3~5年的产量水平和施肥历史就可以完成施肥推荐,既适合指导农户,也适合大面积区域     

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。     

生态集约化养分管理对春玉米产量和氮素利用率的影响

通过两年田间试验,研究了吉林玉米带不同氮素管理措施对春玉米产量、氮素吸收、氮素平衡状况以及经济效益的影响。两年的结果表明:与农民习惯施肥（FP）相比,生态集约化养分管理措施（EI）在减少氮肥用量28%的情况下,并未影响作物的产量和氮素吸收,而其氮素回收率,农学效率,偏生产力和经济效益却分别提高了48.1%、56.9%、43.8%和11.0%; 第一年不施氮肥第二年补施氮肥不会影响第二年春玉米产量和氮肥利用率。在氮素输出项中,EI处理两季作物氮素总表观损失仅为97 kg/hm2,而FP处理高达226 kg/hm2。因此,在考虑高产的基础上兼顾保护环境的要求,基于氮肥农学效率、作物目标产量和作物施肥反应的生态集约化养分管理措施是一种较为理想的氮素管理措施。     

养分专家系统推荐施肥对湖北中稻产量和养分利用率的影响

为评价中稻养分专家系统(Nutrient Expert,NE)推荐施肥对中稻产量效应、养分利用率的影响,于2013～2017年期间在湖北省开展了42个试验,并对结果进行了分析。广水市推荐施肥NE比习惯施肥FP施氮肥低18.0%,磷肥高23.9%和钾肥高8.9%情况下,中稻增产1.4%,差异不显著。赤壁市推荐施肥NE比习惯施肥FP施氮、磷和钾肥分别减少8.8%、32.9%和44.1%的情况下,中稻增产6.9%,差异不显著。中稻氮、磷和钾肥平均农学效率分别为12.5、9.5和1.3 kg/kg,中稻氮、磷和钾肥平均当季利用率分别为39.8%、6.5%和27.9%。水稻养分专家系统推荐施肥促进了水稻对氮磷钾养分的吸收和利用,达到增产增收效果,氮肥利用效率也高于全国平均水平,可在中稻种植区推广应用。     

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。     

Fertilizer Use and Wheat Yield in Central and Eastern European Countries from 1986 to 2005 and Its Implication for Developing Sustainable Fertilizer Management Practices

Economic and political challenges impact agricultural practices, production efficiency, and crop yields. We hypothesize that increased conversion efficiency of fertilizer to crop yield resulted from changes in fertilizer management in Central and Eastern European countries. Efficient nutrient management depends on fertilizer applied, management practices, and weather, which impact uptake, utilization efficiency, and crop yield. Trends in fertilizer consumption and wheat yields from 1986 to 2005 were studied for five countries. There were significant differences in yield gap, defined as the difference between potential and actual yields. Partial factor productivity of applied nitrogen fertilizer (N) is calculated from real and modified indices. A predictive metric is introduced based on the quantity of unworked, or nonproductive, N (N_uw). Sustainable cropping practices reduce N_uw and yield gap. Improved knowledge of crop responses to balanced plant nutrition at the country level contribute to improved agricultural and environmental policies and enhance production sustainability.     

Effect of Micronutrient-Based Integrated Use of Nutrients on Crop Productivity,Nutrient Uptake,and Soil Fertility in Greengram and Fingermillet Sequence Under Semi-arid Tropical Conditions

To identify the best combinations of micronutrient-based fertilization treatments in terms of crop yield and nutrient uptake, three field experiments with greengram?fingermillet as the test sequence with 12 treatments on micronutrient-based fertilization [with recommended nitrogen (N)?phosphorus (P)?potassium (K) fertilizer] were conducted during 2005 to 2007 in a semi-arid Alfisol at Bangalore. The effects of treatments on available soil and plant uptake of nutrients [N, P, K, sulfur (S), iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu), zinc (Zn), boron (B), and molybdenum (Mo)] and yield of crops were assessed based on standard analysis of variance procedure. Using the relationships of yield with soil and plant nutrient variables, regression models of yield through soil and plant variables were calibrated and effects of variables on crop yields were assessed. The models gave high and significant yield predictability in the range of 0.87 to 0.98 through different variables. The model of plant uptake through soil nutrients indicated that soil S, Fe, and Zn had significant positive effects, whereas soil N, K, B, and Mo had negative effects on plant nutrient status in greengram. Similarly, soil P, Mn, and Zn had significant positive effects, whereas soil N, K, and Fe had negative effects on plant uptake of nutrients in fingermillet. Based on a relative efficiency index (REI) criteria, T2 for plant uptake and T12 for maintaining soil nutrients were found to be superior in greengram, whereas T2 for plant uptake and T8 for maintaining soil nutrients were found to be superior in fingermillet over years based on REI. The combined REI over soil and plant nutrients for both crops indicated that application of T8 for greengram and T2 for fingermillet could be prescribed for attaining maximum plant uptake of nutrients and productivity of crops in sequence, apart from maintaining maximum soil fertility of nutrients under semi-arid Alfisols.     

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。     

不同施肥模式对水稻生理特性、产量及其N肥农学利用率的影响

以水稻品种金优207为材料,对不施氮肥(T1)、试验区当地农民习惯氮肥用量(T2:尿素,纯N187.5 kg/hm2)和在农民习惯施氮量基础上减量配施氮肥(T3:氮减少20%,30%农民习惯用化肥+20%习惯用量的有机肥+30%习惯用量的缓释肥,纯N 150kg/hm2)3种施肥模式下水稻不同生育期的生理特性、产量及其...     

施肥量与肥料利用率关系研究与应用

在其它环境因素相对稳定的条件下,单一肥料的利用率与其施用量呈直线递减函数关系;在不同类型土壤、不同肥力土壤上,肥料利用率和肥料实际可提供的养分量都存在着极限,肥料效应和作物产量都受到其限制,只有从改善环境条件、改善管理措施等方面入手突破极限,肥料利用率和作物产量才能得到提升;Stanford平衡施肥公式中同时存在两个未知参数,应用时需要修正,修正公式的参数可以通过单因素试验获得。依据施肥量与肥料利用率关系函数,建立施肥量、肥料利用率和肥料实际可提供养分量对照表,进行推荐施肥。     

抑菌剂浇施与不均匀施肥对玉米马铃薯生长和产量的影响

农业生产中,肥料和抑菌性农药施用是两种重要的农业生产技术。在施肥过程中,点状和条状施肥是主要的施肥方式,易导致作物生长期内土壤养分以斑块状分布,因此根系趋肥性对农田中作物获取养分具有重要性。而在施用抑菌性农药时,药剂能够通过淋溶等过程进入土体中,对土壤生态环境和根-土过程产生直接或间接的影响。然而目前有关农药施用是否影响作物根系趋肥性,进而改变产量表现还不清楚。本研究选用旱地主要粮食作物玉米和马铃薯为研究对象,通过等量肥料下隔行施用的方式构建土壤养分斑块,在此基础上进行广谱性杀菌剂浇施土壤,研究抑菌性农药对作物利用异质性养分的影响。两年的大田试验数据表明,一定程度上,抑菌剂浇施和隔行施肥能够显著地影响作物的植株生物量、产量,根系生物量及分布,且对玉米生物量影响具显著交互效应,表现为隔行施肥对生物量的显著提高发生在抑菌剂浇施条件下,而抑菌剂对玉米生物量的提高则主要表现在隔行施肥条件下。同时,抑菌剂浇施能够提高作物的根系觅养精确度,其中在马铃薯上达到显著水平,表明抑菌剂浇施对作物适应土壤养分斑块具有一定的促进作用。当然,抑菌农药和养分斑块在影响作物生长过程中的显著性受作物类型和种植年份的影响,具有复杂性。因此,进一步针对不同作物、生态环境和栽培措施,探讨抑菌剂农药在作物适应养分斑块中的作用以及对作物根系趋肥的影响机制,对于了解农药施用对化肥利用的影响具有潜在的价值。     

半干旱地区土壤水分和养分对玉米生长和产量的耦合影响

Interaction between soil water and nutrients plays an important role in sustainable crop management in semi-arid environments.On the basis of a field experiment conducted from 2000 to 2003,this study examined the coupled effects of irrigation and fertilizers on maize growth and yield in a semi-arid region of northeastern China.In terms of plant productivity,nitrogen fertilizer had the most significant effect followed by irrigation and phosphate levels.The combined application of nutrients and irrigation exerted a synergistic effect on the grain yield of maize plants.Regression analysis indicated that optimal levels of nitrogen and phosphate,in addition to adequate irrigation,could greatly improve the efficiency of grain production.Similarly,optimization of soil nutrient availability substantially increased water use efficiency.These suggested that for the most efficient and sustainable crop production,irrigation and nutrient management should be based on a quantitative understanding of water/nutrients interaction,particularly in semi-arid and arid regions.