The Nutrient Expert decision support system improves nutrient use efficiency and environmental performance of radish in North China

Excessive fertilization has led to nutrient use inefficiency and serious environmental consequences for radish cultivation in North China.The Nutrient Expert(NE)system is a science-based,site-specific fertilization decision support system,but the updated NE system for radish has rarely been evaluated.This study aims to validate the feasibility of NE for radish fertilization management from agronomic,economic,and environmental perspectives.A total of 46 field experiments were conducted over four seasons from April 2018 to November 2019 across the major radish growing regions in North China.The results indicated that NE significantly reduced N,P_(2)O_(5),and K_(2)O application rates by 98,110,and 47 kg ha^(-1) relative to those in the farmers’practice(FP),respectively,and reduced N and P_(2)O_(5) inputs by 48 and 44 kg ha^(-1),respectively,while maintaining the same K_(2)O rate as soil testing(ST).Relative to FP and ST,NE significantly increased radish yield by 2.7 and 2.6 t ha^(-1)(4.2 and 4.0%)and net returns by 837 and 432 USD ha^(-1),respectively.On average,NE significantly improved the agronomic efficiency(AE)of N,P,and K(relative to FP and ST)by 42.4 and 31.0,67.4 kg kg^(-1) and 50.9,and 20.3 and 12.3 kg kg^(-1);enhanced the recovery efficiency(RE)of N,P,and K by 11.4 and 7.0,14.1 and 7.5,and 11.3 and 6.3 percentage points;and increased the partial factor productivity(PFP)of N,P,and K by 162.9 and 96.8,488.0 and 327.3,and 86.9 and 22.4 kg kg^(-1),respectively.Furthermore,NE substantially reduced N and P_(2)O_(5) surpluses by 105.1 and 115.1 kg ha^(-1),respectively,and decreased apparent N loss by 110.8 kg ha^(-1) compared to FP.These results indicated that the NE system is an effective and feasible approach for improving NUE and promoting cleaner radish production in North China.

早产儿肠内营养管理专家共识(2024年)

为早产儿尤其是极/超早产儿提供充足和均衡的营养是促进其正常生长发育和改善远期预后的物质基础,肠内营养是最佳的营养方式。既往系统回顾性分析显示使用基于循证医学的标准化喂养管理策略可有效促进全肠内喂养的建立,缩短肠外营养时间,改善早产儿的营养结局,而不增加坏死性小肠结肠炎或死亡的发生风险。基于国内外相关研究,该共识制订组采用证据推荐分级的评估、制订与评价方法(Grading of Recommendations Assessment,Development and Evaluation),从早产儿肠内营养的目标、过渡期的肠内营养、稳定生长期的肠内营养、肠内特殊营养素的补充及肠内营养的监测等5个方面提出20条推荐意见,旨在为相关从业人员提供早产儿肠内营养管理的建议,以改善早产儿的临床结局。

华北马铃薯连作土壤微生物残体氮对氮肥用量的响应

【目的】微生物残体氮作为一种稳定而重要的土壤氮组分,在维持土壤肥力方面发挥着重要作用。氮肥施用量影响土壤微生物残体氮的转化和积累,研究微生物残体氮对不同施氮量的响应对于优化施氮管理以提高土壤肥力至关重要。【方法】马铃薯氮肥管理试验始于2017年,在内蒙古自治区武川旱作试验站进行。种植模式为马铃薯连作,试验设置4个处理:NE [肥料用量用NE (Nutrient Expert,养分专家系统)推荐确定]、NE-N(不施氮肥)、NE-1/2N (氮肥用量较NE处理减少1/2)和NE+1/2N (氮肥用量较NE处理增加1/2)。于2023年马铃薯收获期,采集0—20和20—40 cm土层土壤样品,测定土壤矿质氮和微生物残体氮含量,分析马铃薯连作下不同氮肥用量对土壤矿质氮和微生物残体氮的影响。【结果】氮肥施用处理较NE-N处理增加了土壤全氮(TN)和NO-_(3)^(-)-N含量。在20—40 cm土层,土壤NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N随着施氮量的增加而增加;但在0—20 cm土层,土壤TN、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N在3个施氮处理之间没有显著差异。与NE处理相比,NE-N和NE-1/2N处理降低了土壤细菌、真菌和微生物残体氮含量,而NE+1/2N处理并没有增加这些残体氮含量。在所有处理中,真菌残体氮与细菌残体氮的比值随着施氮量的增加而逐渐降低,并且20—40 cm土层中的比值高于0—20 cm土层。在所有处理中,微生物残体氮与土壤全氮的比值达64.2%~73.2%,不同施氮量对0—20 cm深度的比值没有影响;然而,NE-N、NE-1/2N、NE+1/2N处理20—40 cm土层微生物残体氮与土壤全氮的比值较NE处理降低了4.1%~13.2%。NE处理维持了较好的土壤氮平衡,而NE+1/2N处理导致了极大的土壤氮盈余。【结论】在内蒙古马铃薯连作体系,土壤微生物残体氮随氮肥用量逐步增加,在NE推荐施氮量下获得了较高的微生物残体氮积累。因此,基于NE系统推荐施肥能维持土壤肥力和氮素平衡。

养分专家系统推荐施肥对新疆棉花产量与养分吸收、利用和平衡的影响

为验证棉花养分专家系统推荐施肥在新疆南北疆区的适用性,研究了养分专家推荐施肥对棉花产量、经济效益、养分吸收和肥料利用率的影响。2020年,在新疆沙湾、昌吉和巴楚开展田间试验,每个试验设6个处理:基于养分专家系统的推荐施肥(NE);农民习惯施肥(FP);基于测土配方施肥或当地农技推广部门推荐施肥(ST);NE推荐基础上不施氮肥(NE-N);NE推荐基础上不施磷肥(NE-P);NE推荐基础上不施钾肥(NEK)。结果表明,沙湾、昌吉和巴楚试验点,NE处理产量高于ST和FP处理,其中沙湾分别增产4.71%和6.68%,昌吉分别增产5.53%和9.58%,巴楚分别增产5.81%和9.47%。3个试验点中,NE较ST和FP处理分别增收2682.13~4027.40和4278.95~6895.06元/hm2。NE处理在增产的同时也能提高养分吸收及肥料利用率,沙湾NE处理氮、磷、钾肥利用率显著高于ST和FP处理,分别提高14.65%和9.08%、10.93%和15.92%、7.26%和8.53%。昌吉NE处理氮肥利用率显著高于FP处理,提高21.69%;昌吉NE处理磷、钾肥利用率显著高于ST和FP处理,分别提高29.38%和34.60%、32.16%和40.37%。巴楚NE处理氮、磷肥利用率显著高于ST和FP处理,分别提高12.84%和12.02%、16.76%和24.21%;巴楚NE处理钾肥利用率高于FP处理,提高4.39%。沙湾NE较ST和FP处理,氮农学效率分别提高1.98和2.00 kg/kg,磷农学效率分别提高2.58和3.29 kg/kg,钾农学效率分别提高1.82和3.74 kg/kg。昌吉NE较FP处理,氮农学效率提高4.03 kg/kg;NE较ST和FP处理,磷农学效率分别提高10.59和11.81 kg/kg,钾农学效率分别提高6.27和8.08 kg/kg。巴楚NE较ST和FP处理,氮农学效率分别提高2.43和2.51 kg/kg,磷农学效率分别提高3.29和4.61 kg/kg;NE较FP处理,钾农学效率提高1.89 kg/kg。NE氮、磷、钾沙湾试验点盈亏率分别为27.10%、46.82%、59.54%;昌吉试验点盈亏率分别为16.39%、6.25%、18.30%;巴楚试验点盈亏率分别为61.04%、48.53%、27.81%。棉花养分专家系统推荐了平衡氮、磷、钾肥的施肥配比,在保证产量的同时,有效提高了棉花的养分吸收、肥料利用率和经济效益。

基于作物产量反应和农学效率的智能化推荐施肥原理与实践

小规模农业生产易于出现不合理施肥导致的肥料利用率低等问题,严重影响到生态环境和农业可持续发展。研究建立适合我国小农户集约化农业生产特点且科学轻简的养分推荐方法尤为重要。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所会同全国39个土壤肥料研究团队,研发了适合我国农业生态条件和种植体系的基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥方法。该方法在汇总分析全国各作物主产区开展的肥料田间试验的基础上,建立了包含作物产量反应、农学效率及养分吸收与利用等信息的数据库。采用QUEFTS(quantitative evaluation of the fertility of tropical soils)模型模拟作物养分吸收,同时对数据库中土壤基础养分供应、作物农学效率与产量反应进行相关分析,建立基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥模型。在此基础上,借助计算机技术和智能云计算,研发了“养分专家系统”(简称NE系统),用户只需提供种植地块的一些基本信息,如往年农民习惯措施下的作物产量、施肥历史、有机无机肥料投入以及秸秆还田情况,NE系统就能给出基于该地块的个性化施肥方案。NE系统在推荐施肥中除了考虑土壤基础地力外,还考虑了上季作物养分残效和秸秆还田带入的养分,以及作物轮作体系和有机肥施用情况等,提出的推荐施肥方案符合4R养分管理策略(最佳肥料品种、最佳用量、最佳施用时间和最佳施用位置),同时兼顾施肥的农学、经济和环境效应。多点田间验证试验证实,NE系统推荐施肥兼顾科学性和实用性,且易于掌握,是一种能够保障作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的科学推荐施肥方法。

基于产量反应和农学效率的小麦智能化推荐施肥方法研究

【目的】为更准确地优化小麦肥料用量,提高肥料利用效率,我们基于产量反应和农学效率,分别建立了适用于长江流域和北方地区的小麦养分专家系统(NE),并采用大量田间试验验证了其可行性。【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小麦田间试验结果,建立产量和养分吸收数据库,采用QUEFTS模型分析不同种植区域小麦养分吸收特征,分析小麦产量反应、农学效率和相对产量参数及其内在联系,构建施肥模型,开发小麦养分专家系统。于2011—2020年,在小麦主产区11省份开展了467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:小麦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。调查了小麦产量、经济效益、养分回收率和肥料农学效率。【结果】1)将数据分为北方地区和长江流域两部分,经QUEFTS模型模拟小麦养分吸收结果显示,每生产1 t小麦籽粒地上部所需氮、磷和钾养分北方地区为25.6、4.6和20.1 kg,长江流域为20.6、3.9和16.1 kg;小麦对氮、磷和钾肥的平均产量反应北方地区为1.69、0.85和0.69 t/hm^(2),长江流域为2.60、0.99和0.72 t/hm^(2);小麦氮、磷和钾肥的平均农学效率北方地区为8.7、8.9和7.0 kg/kg,长江流域为12.6、12.2和8.4 kg/kg;小麦氮、磷和钾养分的平均相对产量北方地区为0.76、0.88和0.90,长江流域为0.59、0.83和0.87。2)田间试验结果显示,与FP处理相比,我国北方地区和长江流域NE处理氮和磷肥用量平均分别减少了37.4%和26.1%,钾肥用量增加了39.2%;与ST处理相比,氮、磷肥用量分别减少了18.2%、14.1%,而钾肥用量相当。NE处理的产量和经济效益较FP处理分别增加了0.22 t/hm^(2)和998元/hm^(2),与ST处理产量相同,但经济效益增加了260元/hm^(2)。NE处理氮肥回收率较FP和ST处理分别增加了12.9和4.6个百分点,农学效率分别增加了4.0和1.5 kg/kg;磷肥回收率分别增加了5.7和1.1个百分点,农学效率分别增加了2.9和0.6 kg/kg;钾肥回收率较FP处理提高了2.0个百分点,与ST处理相当。【结论】我国北方生产1 t小麦所需的氮、钾养分量高于长江流域,两个区域磷养分需求量差异较小。长江流域小麦产量对氮肥的反应以及氮肥农学效率均高于北方,两个区域磷肥和钾肥的产量反应和农学效率差异较小。经多年多点田间试验证实,分区域建立的小麦养分专家系统进行施肥推荐,可保证小麦产量,增加农民经济效益,提高肥料利用率,是解决我国小麦种植区小农户推荐施肥难题的科学方法。

萝卜养分需求特征及养分专家推荐施肥方法验证

【目的】针对我国萝卜生产缺乏先进高效的推荐施肥方法,以及肥料过量施用、肥料利用率低等问题,构建简单易操作的萝卜养分专家推荐施肥方法,并验证其适用性。【方法】以全国尺度萝卜田间试验产量和养分吸收数据库为基础,采用QUEFTS模型定量分析萝卜最佳养分需求量,建立基于产量反应和农学效率的萝卜推荐施肥方法,开发智能化的萝卜养分专家系统。于2018—2020年在天津、山东和北京开展了63个田间试验,包括推荐施肥方法对比试验和氮量级试验,并对萝卜养分专家系统的适用性进行验证。推荐施肥方法对比试验包括6个处理,分别为养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、当地优化推荐施肥(ST)以及基于NE的不施氮(NE-N)、不施磷(NE-P)和不施钾(NE-K)处理;氮量级试验包括不施氮(N0)、NE、NE基础上减氮60%(40%NE)、减氮30%(70%NE)、增氮30%(130%NE)和增氮60%(160%NE)处理。萝卜收获后测定产量、经济效益、氮磷钾养分吸收、养分利用率、养分平衡等指标。【结果】1)QUEFTS模型模拟表明,在目标产量达到潜在产量的70%范围内,萝卜养分需求量随肉质根产量的增加呈线性增加;生产1 t萝卜的氮、磷和钾养分需求量分别为2.09、0.53和2.80 kg。萝卜对氮、磷和钾肥的产量反应平均为16.1、8.9和9.1 t/hm^(2),农学效率平均分别为95.3、96.7和57.7 kg/kg。2)田间验证结果显示,与FP处理相比,NE处理分别减施氮、磷、钾肥40.0%、51.8%和16.6%;与ST处理相比,NE处理分别减施氮、磷肥19.9%、34.6%。与FP和ST相比,NE处理萝卜产量分别增加了4.0和2.2 t/hm^(2),经济效益分别增加了6509和1710元/hm^(2),氮肥农学效率分别增加了42.6和25.4 kg/kg,磷肥农学效率分别增加了66.7和41.5 kg/kg,钾肥农学效率分别增加了17.5和9.8kg/kg,氮、磷、钾肥回收率分别增加了12.4和7.1个百分点、12.0和6.6个百分点、11.8和5.5个百分点,氮素(N)盈余量分别降低了117.7和34.7 kg/hm^(2),磷素(P2O5)盈余量分别降低了94.7和42.0 kg/hm^(2)。春季和秋季萝卜产量最高施氮量平均分别为221和201 kg/hm^(2),产量反应最高可分别达到17.2和8.0 t/hm^(2);相比于产量最高时的施氮量,NE推荐施氮量分别减少了24.4%和16.9%,但其产量反应分别达到最高水平的95.3%和96.2%。【结论】影响我国萝卜产量的首要限制因子是氮素,其次是磷和钾,产量反应和农学效率较低,这表明长期过量施肥提高了我国菜地土壤基础肥力。基于产量反应和农学效率建立的萝卜养分专家智能化推荐施肥方法,其氮和磷推荐量较习惯施肥分别显著降低了40.0%和51.8%,在北京、天津和山东等萝卜主产区的田间验证试验均实现了化肥减施增效,且降低了氮、磷盈余引起的环境风险。因此,养分专家智能化推荐施肥方法在我国萝卜生产中的应用前景广阔。

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1.0 t/hm^(2),早稻分别为2.3、1.0和1.0 t/hm^(2),中稻分别为2.3、0.9和1.0 t/hm^(2),晚稻分别为1.9、0.8和0.8 t/hm^(2)。氮、磷和钾化肥的平均农学效率一季稻分别为17.6、15.3和9.8 kg/kg,早稻分别为14.6、15.3和10.1 kg/kg,中稻分别为11.4、12.4和9.1 kg/kg,晚稻分别为11.5、14.8和9.2 kg/kg。与FP处理相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别减少了12.6%、9.6%和21.4%;与ST处理相比,NE处理氮肥用量减少了7.6%,钾肥用量减少了15.6%。与FP和ST处理相比,NE处理产量分别增加了0.5和0.3 t/hm^(2);经济效益分别增加了1627和893元/hm^(2);氮肥回收率分别增加了13.1和9.3个百分点,农学效率分别增加了4.1和2.7 kg/kg;磷肥回收率分别增加了7.8和5.0个百分点,农学效率分别增加了6.6和3.3 kg/kg;钾肥回收率分别增加了14.6和9.5个百分点,农学效率分别增加了5.6和4.9 kg/kg。【结论】以田间试验大数据为支撑,优化并建立的不同种植类型水稻的养分专家推荐施肥系统,提高了系统的可操作性和针对性。连续多年不同种植类型水稻的田间试验结果充分证明,优化后的水稻养分专家系统具有优化肥料种类和用量、提高水稻产量和肥料利用率和增加农民收入的功能,是实现我国小农户推荐施肥行之有效的智能技术系统。

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/hm^(2),夏玉米分别为1.9、1.1和1.1 t/hm^(2);氮、磷和钾肥平均农学效率春玉米分别为15.0、18.9和16.1 kg/kg,夏玉米分别为10.8、16.8和12.3 kg/kg;土壤氮、磷和钾养分对产量的贡献率春玉米分别为73%、86%和87%,夏玉米分别为79%、87%和88%。田间校验结果显示,与FP和ST处理相比,NE处理分别减施氮肥用量29.3%和14.3%,减施磷肥用量17.3%和7.5%;增加玉米产量0.4和0.1 t/hm^(2),提高经济效益797和354元/hm^(2);提高氮肥利用回收率10.6和3.8个百分点,提高农学效率4.6和2.0 kg/kg;提高磷肥回收利用率8.0和3.1个百分点,提高农学效率6.5和1.5 kg/kg;提高钾肥回收利用率9.6和3.4个百分点,提高农学效率0.8和0.3 kg/kg。【结论】经过验证,利用基于产量反应和农学效率大数据建立的玉米养分专家系统进行施肥推荐,较基于土壤测试的推荐施肥方法节省了肥料用量,提高了玉米产量、经济效益和养分利用率,是适合我国国情的玉米轻简高效推荐施肥方法。

基于产量反应和农学效率的马铃薯智能化推荐施肥

【目的】我国马铃薯种植区存在盲目施肥、过量施肥、养分比例不平衡等现象,进而导致肥料利用率低、养分损失大等。通过开展田间试验,利用基于产量反应和农学效率的马铃薯养分专家系统进行推荐施肥,并以农民习惯施肥和常规测土施肥推荐结果对该系统的有效性进行验证,为不同生产条件下的马铃薯生产提供简便易行、高效的推荐施肥方法。【方法】于2017—2020年,在马铃薯主产区共9省份开展了239个田间试验,每个试验包括6个处理,分别为基于马铃薯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。调查马铃薯产量、经济效益、养分利用率和表观养分平衡。【结果】我国马铃薯主产区施用氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为8.1、4.8和5.2 t/hm^(2),农学效率分别为45.2、51.1和35.1 kg/kg,相对产量分别为0.73、0.83和0.82。与FP和ST处理相比,NE处理的氮肥用量分别降低了24.4%和4.2%,磷肥用量分别降低了32.3%和1.9%,但钾肥用量均增加了4.9%;马铃薯产量分别提高了2.63和0.62 t/hm^(2),净收益分别增加了4283.4和799.0元/hm^(2);氮、磷、钾肥回收利用率分别增加了11.5和1.6个百分点、5.0和2.1个百分点、9.1和1.1个百分点;氮、磷、钾肥农学效率分别提高了18.4和4.3 kg/kg、32.2和7.5 kg/kg、12.3和2.6 kg/kg;氮、磷肥偏生产力分别提高了37.3和8.6 kg/kg、91.2和15.6 kg/kg;与FP相比,NE处理的钾肥偏生产力提高了25.6 kg/kg,但与ST处理相当;与FP和ST相比,NE处理氮素表观盈余量降幅分别达到了50.5%和15.5%,磷素表观盈余量降幅分别达到了49.6%和7.3%。【结论】采用以产量反应和农学效率为基础构建的马铃薯推荐施肥养分专家系统,可针对不同生产条件优化肥料用量,提高马铃薯产量和肥料利用效率。大量田间试验充分证明,该系统推荐结果显著优于测土施肥推荐法,是适应我国小农户马铃薯种植的推荐施肥方法。

基于GIS的推荐施肥专家系统设计与研究——以甘肃省民勤县为例

利用地理信息系统(GIS)技术,在集成二次开发的基础上,构建了服务于民勤县的基于GIS的推荐施肥专家系统.系统整合了民勤县第二次土壤普查、测土施肥项目等一线农业科技工作者积累的土壤数据,并利用这些数据构建了初始施肥模型,开发了地图基本操作、系统数据维护、信息查询、施肥模型参数编辑、施肥决策支持和专题图制作6个功能模块,实现了空间信息、属性信息和施肥参数等数据的统一管理,以及地图浏览、施肥决策、专题图编制等技术服务.同时,该系统在运行过程中可以根据后期肥效试验和新的农民施肥及作物产量等数据,进一步优化施肥模型、改进施肥参数,具备不断优化和改进的特点.

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/hm^(2);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^(2);N、P、K养分收获指数分别为0.19、0.27、0.48 kg/kg。QUEFTS模型表明,目标产量所需养分在达到潜在产量50%~60%前呈直线增长,吨果N、P、K养分吸收量分别为3.1、0.4、2.9 kg,N、P、K养分需求比例约为7.8∶1.0∶7.3。苹果氮、磷、钾肥增产量与农学效率呈极显著的二次曲线关系(P<0.01),相关系数分别高达0.804(n=270)、0.763(n=257)和0.794(n=264),关系式分别为AEN=−0.0054YRN 2+1.767YRN−0.056、AEP=−0.0053YRP 2+2.775YRP+0.538、AEK=−0.0036YRK 2+1.629YRK+1.653。田间验证试验结果表明,与FP相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别降低41.9%、37.0%和43.6%,而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则分别提高17.3%、81.7%、80.6%和21.9%;与ST处理相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别减少20.8%、25.0%和29.7%,而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则无显著差异。【结论】采用QUEFTS模型建立的基于产量反应与农学效率的苹果养分专家推荐施肥系统,能够实现优化苹果施肥、增加苹果产量、提高肥料利用率以及经济效益的多赢目标,作为新的苹果合理施肥技术是可行的。

基于养分专家系统的棉花推荐施肥效应

【目的】研究棉花养分推荐施肥专家系统在新疆南疆棉花生产中应用的可行性。【方法】2021年在新疆沙雅县的海楼村和库木巴格村进行田间试验。共设8个处理:NE,基于养分专家系统的推荐施肥配比;NE+OM,养分专家系统推荐施肥基础上,施用有机肥代替部分化肥;FP,常规习惯施肥;OPTS,当地农技推广部门推荐施肥;CK,不施肥;NE-N,NE推荐基础上不施氮肥;NE-P,NE推荐基础上不施磷肥;NE-K,NE推荐基础上不施钾肥。【结果】棉花养分专家系统推荐施肥能显著提高籽棉产量、提升经济效益。海楼村和库木巴格村NE较FP增产10.2%和7.95%,产投比提高10.9和8.7;较OPTS增产11.66%和10.13%;产投比提高17.6和11.9。棉花养分专家系统推荐施肥配比也能显著提高棉花养分吸收和肥料利用率,其中海楼NE的氮、磷、钾养分吸收较FP提高10.33%、3.67%、11.79%,较OPTS提高5.63%、3.62%、17.21%。海楼村和库木巴格村NE的氮、磷、钾肥料利用率较FP提高14.83、18.47、36.83和23.82、18.30、79.91个百分点;较OPTS提高23.99、5.83、33.39和29.35、16.42、64.04个百分点。【结论】棉花养分推荐施肥专家系统平衡了氮、磷、钾肥的施肥配比,在保证产量的同时,有效提高了棉花的养分吸收、肥料利用率和经济效益。棉花养分专家系统推荐施肥在新疆沙雅县的应用是可行的。

养分专家系统结合微生物菌剂在大豆上的应用效果

为优化大豆养分管理措施,在河南省周口市和黑龙江省哈尔滨市开展田间试验,研究养分专家系统结合微生物菌剂在大豆减肥增效中的应用效果。试验包括基于大豆养分专家系统推荐施肥量(NE)、70%NE(NE基础上减N 30%,NR)、70%NE+促生菌剂(RP)、70%NE+根瘤菌(RR)、70%NE+促生菌剂+根瘤菌(RPR)5个处理。结果表明,与NE处理相比,单纯减氮30%(NR)的大豆产量降低了14.4%~23.3%,植株氮、磷吸收量在两个试验地分别减少了15.0%~16.8%、16.7%~26.9%。NE推荐施肥量减氮30%配施促生菌和根瘤菌处理(RPR)产量最高,在哈尔滨试验田与NE处理产量相似,在周口试验田较NE处理增产40.9%。相对于NR处理,周口试验田RP和RR处理产量分别提高了7.2%和32.4%,哈尔滨RP和RR处理分别提高了12.9%和6.2%。不同处理对土壤铵态氮无显著影响,RR处理土壤硝态氮较NE处理降低了24.1%~34.4%,周口试验田RPR处理的土壤有效磷和哈尔滨RPR处理的速效钾分别较NE处理提高了89.8%和37.5%。总之,养分专家系统结合微生物菌剂可以增加土壤有效磷钾养分,促进大豆的养分吸收和产量,在保障大豆高产条件下进一步实现减肥增效。

基于养分专家系统的小麦-玉米推荐施肥效应研究

【目的】探求冬小麦-夏玉米轮作体系科学施肥技术。【方法】采用田间试验研究了小麦、玉米养分专家系统和国际农化服务中心(Agro Services International Inc,ASI)法推荐施肥对冬小麦-夏玉米轮作周期产量、经济效益、养分积累量、肥料利用效率及周年磷钾素平衡的影响。【结果】施肥显著增加冬小麦、夏玉米产量,新郑市航空港区和鹤壁轮作周年分别增产24.75%—65.26%和8.18%—35.53%,施氮分别增产31.14%和24.40%、施磷增产11.62%和9.42%、施钾增产11.52%和8.64%,施氮、磷和钾肥平均增收9 369、4 095和3 923元/hm2。养分专家系统推荐施肥较习惯施肥,植株氮、磷和钾积累量分别增加了7.87%、12.72%和4.79%,分别增产6.63%和4.63%,增收18.27%和20.48%,产投比为4.01,与ASI推荐施肥效果相当。基于养分专家系统推荐施肥的周年氮、磷和钾肥平均农学效率分别为10.99、10.67和10.69 kg·kg-1,氮、磷和钾肥当季利用率分别为35.82%、22.30%和45.33%。冬小麦、夏玉米秸秆全量还田下,推荐磷钾肥量可实现周年磷钾素分别盈余49.6和71.5 kg·hm-2。【结论】小麦(玉米)养分专家系统推荐施肥优化了氮磷钾肥配比,促进了冬小麦和夏玉米对氮、磷、钾养分的吸收利用,在冬小麦-夏玉米轮作体系中较习惯施肥具有增产增收效果,肥料利用效率较高,实现了周年磷钾素养分盈余,方便快捷,可在冬小麦-夏玉米轮作区推广应用。

我国北方玉米施肥产量效应和经济效益分析

【目的】因土壤类型、养分管理措施不同导致施肥后作物的增产效应不同,由此影响经济效益。通过研究当前我国北方玉米产区氮、磷、钾施用对玉米的增产效应和经济效益,分析给定施肥效应、肥料和玉米价格情况下玉米的经济效益变化,为我国北方玉米科学施肥和经济施肥提供一定的借鉴意义。【方法】2010 2012年在我国北方七省玉米种植区开展373个田间试验。试验设置基于产量反应和农学效率的推荐施肥(Nutrient Expert,简称NE),在此基础上设置减素处理包括不施氮、不施磷和不施钾处理,以农民习惯施肥为对照。依据产量和试验期间玉米和肥料价格计算了肥料氮、磷、钾施用的产投比。【结果】玉米各试验点产量效应变异很大,黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山东和山西各点的施氮产量效应分别为3040、2314、2324、981、2139、1184和1244 kg/hm2,施磷产量效应分别为1463、1216、1425、635、944、376和620 kg/hm2,施钾产量效应分别为1454、1063、1532、877、910、383和592 kg/hm2。氮、磷、钾素产量效应变化范围分别为341 7900 kg/hm2,11 5381 kg/hm2以及94097 kg/hm2,依次平均为1889、954和973 kg/hm2,表明不施氮对产量影响最大、其次为钾,不施磷对产量影响最小。经济效益分析结果表明,施用氮、磷和钾平均产投比(VCR)分别为2.8、7.8和4.6,即投入单位金额的氮、磷和钾养分可分别获得2.8、7.8和4.6倍的收益。预测不同肥料价格和玉米价格下的VCR表明,随着施肥增产效应的增加,即使施肥量增加,VCR也增加。收益多少随增产效应、施肥量、肥料和玉米价格而变化。采用专家系统推荐的N-P2O5-K2O用量(157-56-67 kg/hm2)获得的籽粒产量为10255 kg/hm2、经济效益为18903 yuan/hm2,同样地点农民习惯施肥N-P2O5-K2O(225-61-47 kg/hm2)获得的产量和经济效益分别为9996 kg/hm2和18154元/hm2。专家系统推荐施肥多获益748 yuan/hm2,其中1/3来自节约的肥料,2/3来自增产带来的效益。【结论】我国北方玉米产区玉米的增产效应以氮最高,其次是钾,磷最小。依据肥料价格因素,单位氮磷钾养分收益磷最高,其次是钾,最低是氮。依据玉米价格和肥料价格综合考虑,基于NE专家系统的推荐N-P2O5-K2O用量(157-56-67 kg/hm2)是北方各地获得高产和高收益的施肥用量。

养分专家系统推荐施肥对吉林省玉米产量、养分吸收和利用的影响

摘要：针对吉林省玉米施肥存在过量、不平衡和肥料利用率较低的现象，采用田间试验研究了养分专家系统Nutrientexpertsystem（NE）推荐施肥对玉米产量、经济效益、养分吸收和利用的影响。结果表明：NE推荐施肥对吉林省玉米有一定的增产效应和显著的增收效应。与农民习惯施肥处理（FP）相比，在减施氮肥52．1．79．2kg／hm2（25．8％～33．4％）、磷肥50．1～61．4kg／hm2（46．9％～52．7％）、钾肥22．7～28．7kg／hrn2（24．9％。30．2％）的情况下，NE推荐施肥处理（OPT）增产167～551kg／hm2、增收963—2022元／hm2，氮吸收量提高3．2～12．8kg／hm2，磷吸收量提高0．7—2．1kg／hm2，钾吸收量提高5．3～7．2kg／hm2，肥料利用效率提高13．7．19．6百分点。由此得出，养分专家系统（NE）适宜在吉林省玉米区推行。

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23.6kg/hm^2(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/hm^2,P=0.001)。全部试验NE处理产量显著高于FP处理0.6 t/hm^2,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/hm^2,增幅为7.2%(P<0.001),其中1192 yuan/hm^2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/hm^2,地上部氮素吸收量却增加了38.7 kg/hm^2,氮素表观损失降低了78.5 kg/hm^2,收获期土壤氮素残留降低了63.0 kg/hm^2,但NE处理的三年平均产量达到了12.3 t/hm^2,比FP处理平均高0.9 t/hm^2。【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。

养分专家系统推荐施肥对潮土夏玉米产量及肥料效率的影响

为实现潮土区夏玉米科学施肥,通过2年田间试验研究了玉米养分专家系统推荐施肥对夏玉米产量、收益、养分积累量及肥料利用效率的影响。结果表明,沙壤质潮土夏玉米施肥两年增产6.55%～39.32%和5.53%～21.19%,玉米养分专家系统和Agro Services International Inc推荐施肥较农户习惯施肥分别增产4.06%和5.04%,增收21.90%和27.44%。基于玉米养分专家系统推荐施肥的氮、磷、钾肥农学效率分别为11.46、25.89和9.93 kg kg–1,氮、磷、钾肥料利用率分别为41.13%、31.48%和50.35%,化肥偏生产力平均为36.62 kg kg–1。玉米养分专家系统推荐施肥提高了沙壤质潮土区夏玉米叶片叶绿素含量,促进了氮磷钾的吸收利用,增加了干物质积累量,具有增产增收效应,肥料利用效率较高,可作为该地区夏玉米推荐施肥方法推广应用。

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。