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.

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。

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。

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。

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(NE_(R));5)土壤测试推荐施肥(ST)。探究9 a间产量与收益、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、NE_(R)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NE_(R)处理。NE、NE_(R)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、NE_(R)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、NE_(R)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。

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/hm^2,与FP和ST处理相比,分别增加了344和196 kg/hm^2,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/hm^2,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。

基于产量反应的棉花推荐施肥效应

【目的】评价棉花养分专家系统在棉花养分管理中的应用效果,比较养分专家推荐施肥对新疆昌吉棉花产量、经济效益、养分吸收和肥料利用率的影响。【方法】通过田间试验,共设置6个处理,分别为棉花养分专家系统推荐施肥(NE)、不施氮肥(NE-N)、不施磷肥(NE-P)、不施钾肥(NE-K)、测土配方施肥(OPTS)和习惯施肥(FP)。【结果】棉花养分专家系统推荐NE处理氮磷钾素偏生产力显著高于OPTS处理和FP处理,较OPTS处理提高11.43、7.17和4.93 kg/kg,较FP处理提高14.19、7.50和25.60 kg/kg;与OPTS处理相比,NE处理的氮磷素回收效率显著提高26.54和4.19个百分点,钾肥回收利用率与OPTS处理相当,与FP处理相比,氮钾素回收效率显著提高23.17和13.56百分点,磷肥回收利用率与FP处理相当,NE处理的氮磷钾农学效率,较OPTS处理显著提高2.64、2.24和4.83 kg/kg,较FP处理显著提高3.27、2.28和5.49 kg/kg。相比于OPTS和FP处理,NE处理在调整氮磷钾投入比例和施用时期情况下,棉花分别增产4.72%和5.63%,分别增收5.64%和7.74%。【结论】棉花养分专家系统优化氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了棉花对氮、磷、钾养分的吸收和利用,提高了肥料利用率,有较好的增产增收效果。

基于养分专家系统的侧深施肥技术对宁夏引黄灌区水稻产量与养分利用的影响

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。

养分专家系统推荐施肥对小麦玉米产量、效益及养分平衡的影响

针对传统推荐施肥方法周期长、成本高及难以适合分散小地块的弊端,本研究利用养分专家系统(Nutrient Expert)在山东省小麦-玉米轮作模式下进行3周年的推荐施肥试验,通过作物产量、收益分析及表观养分平衡计算,综合评价养分专家系统的实际应用效果。试验在143户的小麦-玉米轮作地块进行,设置空白处理(CK,不施肥)、农民习惯施肥处理(FP)、当地官方推荐施肥处理(OPTS)和养分专家系统推荐施肥处理(OPTE),比较不同施肥处理间产量、效益及养分平衡情况。结果表明:与不施肥相比,各施肥处理产量增加明显,玉米增产幅度在15.1%~29.5%,小麦增产幅度在25.6%~37.2%。各施肥处理间产量无显著性差异,但OPTE处理相比FP、OPTS处理养分投入量降低,提高了种植效益,产投比明显高于其余两个处理。养分表观平衡计算结果表明,OPTE处理氮磷钾养分盈余量同其他处理相比最小。综合产量、效益及养分收支平衡各方面,养分专家系统推荐施肥优于传统推荐施肥方法,在小麦玉米生产上能够稳产增收、降低环境污染风险。

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。

基于养分专家系统评估双季稻区的氮肥减施潜力

在双季稻区,不同肥力水平稻田的化肥减施潜力还不明晰。本研究针对高中低肥力的双季稻田,通过在养分专家系统(NE)推荐的施氮量基础上设置氮肥增减15%、30%和45%的田间试验,分析了水稻产量及其与氮肥用量的量化关系。结果表明:高中低肥力等级上各处理的早晚稻产量大体呈现出高肥力>中肥力>低肥力的趋势,与低肥力相比,中高肥力的早稻产量提高了2.30%~8.56%,晚稻产量提高了13.56%~17.94%。在NE基础上氮肥减施30%和45%处理下,高中低肥力水平的早稻产量比NE处理降低了8.05%~12.52%,晚稻产量降低了2.03%~6.67%,但低肥力中NE基础上氮肥减施30%的早稻产量则无显著降低。同时,NE基础上氮肥减施15%以及增施15%、30%和45%均不能显著提高高中低肥力水平的早晚稻产量。进一步通过一元二次方程拟合表明,不同肥力等级上早晚稻的产量潜力和对应的氮肥合理用量均呈现出高肥力大于中肥力和低肥力的趋势,养分专家系统可以在实现95%的产量潜力下将氮肥减施12.94%~34.07%,且在维持高产的前提下,高肥力的氮肥减施比例明显低于中肥力和低肥力。因此,在南方双季稻地区,养分专家系统可以在高中低肥力水平实现化肥减施增效,但不同肥力等级氮肥减施比例存在差异。