• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

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稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量

张蕾 王玲莉 房娜娜 石晓雨 武志杰 张丽莉 石元亮

引用本文:
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稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量

    作者简介: 张蕾 E-mail:leizhang@iae.ac.cn;
    通讯作者: 石元亮, E-mail:shiyl@iae.ac.cn
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目—专用型稳定性复混肥料研制与推广示范 (2017YFD0200708-2)。

Effect of stabilized fertilizer in different regions of China and the suitable application rate

    Corresponding author: SHI Yuan-liang, E-mail:shiyl@iae.ac.cn
  • 摘要:   【目的】  对单个区域或者单种作物开展的抑制剂或者稳性肥料效果研究受土壤类型和气候区域限制,无法为稳定性肥料在不同地理区域的生产和施用提供严谨和科学的数据支持。为此,我们在全国范围进行了稳定型肥料的效果试验,为充分发挥稳定性肥料的增产增效潜力提供依据。  【方法】  稳定性肥料产业技术战略联盟于2009年至2018年在全国7大地理区域进行了大田试验,比较了等养分条件下,施用稳定性肥料和常规施肥的增产效果,本文统计分析了2014—2018年的研究结果。  【结果】  在华南、西南、华中、华东、华北、西北、东北地区,等养分稳定性肥料 (SF) 相对常规施肥 (CK) 的作物平均增产率分别为5.00%、13.40%、6.96%、8.68%、16.30%、8.72%和5.80%,氮肥农学利用率 (NAE) 增幅分别为36.11%、29.84%、51.02%、27.25%、21.00%和54.73%(无华北NAE数据);80%稳定性肥料 (80%SF) 相比CK的增产率分别为1.62%、10.38%、1.78%、6.34%、8.35%、1.44%和0.09%,NAE增幅分别为78.24%、81.41%、49.22%、20.10%、38.96%和62.10%;80%SF相对SF的作物产量平均减少3.92%、1.22%、1.25%、3.49%、0.07%、1.08%和0.05%,NAE增幅分别为30.95%、40.11%、17.27%、–20.48%、–10.19%和33.97%,与SF的作物产量相比,减施20%肥料在各个区域均带来小幅减产,80%SF相对SF的减产幅度在华中、华北、西北和东北差异显著 (P < 0.05),在华南、西南和华东地区差异不显著,80%SF相对SF的NAE差异均不显著;从全国范围来看,等养分稳定性肥料平均能提高作物产量8.54%和提高NAE21.77%,80%稳定性肥料能提高3.13%和26.39%。主成分分析结果发现稳定性肥料增产率主要受到2种有效公因子的影响,即养分因子和pH因子;稳定性肥料增产率与土壤养分主要呈负相关关系,土壤养分越低,稳定性肥料的增产效果越强,稳定性肥料在贫瘠土壤上产生的经济效益越大 (西北极端干旱地区土壤除外);稳定性肥料增产率与土壤pH呈正相关关系,土壤pH越高,稳定性肥料肥效和增产效果越强。  【结论】  施用稳定性肥料在全国主要种植区域均取得了明显的增产节肥效应,完全可以替代常规施肥模式。综合对比等养分稳定性肥料施肥模式和80%稳定性肥料施肥模式对增产和提高NAE的作用效果,华东、华中、华北、西北、东北以等养分施用稳定性肥料的效果较好,华南、西南稳定性肥料的施用量则以80%的常规养分量为宜。影响稳定性肥料肥效和增产效果最显著的土壤因素是土壤养分,其次是土壤pH。
  • 图 1  不同区域稳定性肥料作物平均增产率

    Figure 1.  Average yield growth rate resulted from stabilized fertilizer application in different regions

    图 2  不同区域常规肥料与稳定肥料的平均氮肥农学利用率

    Figure 2.  Average agronomic nitrogen use efficiency of conventional and stabilized fertilizers in different regions of China

    图 3  稳定性肥料增产率与土壤pH、有机质、速效磷之间的一元线性回归关系

    Figure 3.  Unitary linear regression relationships between yield growth rate of stabilized fertilizer and soil pH, organic matter and Olsen-P

    表 1  稳定性肥料示范试验具体信息

    Table 1.  Information of stabilized fertilizer experiments

    区域
    Region
    试验和示范地点
    Demonstration site
    作物
    Crop
    年份
    Year
    试验个数
    Test number
    土壤类型
    Soil type
    N-P2O5-K2O
    (kg/hm2)
    CK处理肥料类型
    CK treatment fertilizer type
    SF类型
    SF kind
    (N∶P2O5∶K2O)
    华南
    South China
    福建福州市茶叶 Tea2014—20162红泥土 Red clay soil594-180-180复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    16-8-18
    福建莆田市龙眼 Longyan2014—20162红泥土 Red clay Soil0.43-0.22-0.47 (kg/plant)复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    16-8-18
    西南
    Southwest
    China
    重庆涪陵区玉米 Maize2014—20165紫色土 Purple soil226.5-66-82.5尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    22-8-10
    重庆涪陵区水稻 Rice2014—20164紫色土 Purple Soil165-60-75尿素、普钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    22-8-10
    重庆市江津区花椒
    Sichuan pepper
    20174紫色土 Purple soil0.23-0.11-0.26 (kg/plant)尿素、普钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    16-8-18
    云南玉溪玉米 Maize2016—20183砖红壤 Laterite405-150-255尿素、普钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    24-10-14
    云南玉溪水稻 Rice2016—20183黄红壤 Yellow red soil150-60-90尿素、普钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    24-10-14
    云南省文山州小椒 Pepper20172黄壤 Yellow soil300-150-150尿素、普钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    常规施肥 +5.6‰ 抑制剂 CK Fertilizer + 5.6‰ inhibitors
    贵州省土壤
    肥料研究所
    马铃薯 Potato2016—20173寡黄泥土
    Barren yellow clay soil
    181.5-66-82.5尿素、普钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    22-8-10
    华东
    East China
    安徽阜阳市
    棉种场
    玉米 Maize2014—20166砂姜黑土 Lime concretion black soil195-82.5-82.5复合肥 (28-6-6)、尿素
    Compound fertilizer (28-6-6),Urea
    26-11-11
    安徽阜阳市
    插花县
    玉米 Maize2017—20185砂姜黑土 Lime concretion black soil195-82.5-82.5复合肥 (25-6-9)、尿素
    Compound fertilizer (25-6-9),Urea
    26-11-11
    安徽寿县水稻 Rice2014—20164水稻土 Paddy soil156-66-66复合肥 (15-15-15)、碳铵
    Compound fertilizer (15-15-15),Ammonium Bicarbonate
    26-11-11
    安徽五河县水稻 Rice2017—20184水稻土 Paddy soil144-60-84复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    24-10-14
    山东泰安夏玉米
    Summer maize
    2014—20155棕黄壤
    Yellow brown soil
    195-45-60复合肥 (26-6-8) Compound fertilizer (26-6-8)24-10-14
    山东莱阳市玉米 Maize2016—20183棕黄壤
    Yellow brown soil
    160.5-64.5-112.5复合肥 (27.5-7.5-10) Compound fertilizer (27.5-7.5-10)20-8-14
    山东莒县春花生
    Spring peanut
    2014—20152褐土 Cinnamon soil201-81-141复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    20-8-14
    山东安丘市大姜 Ginger2014—20152褐土 Cinnamon soil283.5-141-319.5复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    16-8-18
    江苏姜堰县水稻 Rice2014—20153潮土 Fluvo-aquic soil300-60-120尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    23-13-10
    江苏太湖流域水稻 Rice2017—20183黄泥土 Yellow clay soil297-45-120尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    常规施肥 +0.8% 抑制剂 CK Fertilizer + 0.8‰ inhibitors
    江苏太湖流域小麦 Wheat2017—20183黄泥土 Yellow clay soil198-90-60尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    常规施肥 +0.8% 抑制剂 CK Fertilizer + 0.8‰ inhibitors
    华中
    Centre China
    河南遂平县玉米 Maize2014—20183潮土 Fluvo-aquic soil234-99-99复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    河南项城市小麦 Wheat2014—20183潮土 Fluvo-aquic soil180-75-105复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    24-10-14
    河南驻马店市玉米 Maize2017—20183潮土 Fluvo-aquic Soil279-60-45复合肥 (28-8-6)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    河南驻马店市花生 Peanut2017—20183潮土 Fluvo-aquic soil124.5-90-90复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    河南驻马店市玉米 Maize2016—20173潮土 Fluvo-aquic soil195-82.5-82.5复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    河南漯河市玉米 Maize2016—20173潮土 Fluvo-aquic soil195-82.5-82.5复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    湖南岳阳市水稻 Rice2015—20163红黄泥
    Red yellow clay soil
    早稻 Early rice; 150-81-37.5
    晚稻 Late rice; 180-69-121.5
    尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    23-13-620-8-14
    湖南湘阴县水稻 Rice2015—20163红黄泥
    Red yellow clay soil
    早稻 Early rice: 150-81-37.5
    晚稻 Late rice: 180-69-121.5
    尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    23-13-620-8-14
    湖南长沙市
    干杉社区组
    水稻 Rice2017—20183红黄泥
    Red yellow clay soil
    早稻 Early rice: 142.5-90-90
    晚稻 Late rice: 180-60-135
    尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    26-11-1126-11-11
    湖南长沙市水稻 Rice2017—20183麻沙泥
    Sandy clay soil
    早稻 Early rice: 144-61.5-61.5
    晚稻 Late rice: 165-69-96
    复合肥 (20-10-10)、尿素 Compound fertilizer (20-10-10),
    Urea 复合肥 (26-11-13)、尿素 Compound fertilizer (26-11-13),Urea
    26-11--1124-10-14
    湖南长沙市油菜 Rape2017—20182沙壤土 Sandy loam159-66-93复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound Fertilizer (15-15-15),Urea
    24-10-14
    湖北赤壁市水稻 Rice2015—20163水稻土 Paddy soil180-75-105尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    24-10-14
    湖北十堰市玉米 Maize2015—20164黄棕壤
    Yellow brown soil
    225-94.5-130.5尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    24-10-14
    湖北潜江市棉花 Cotton2015—20163水稻土 Paddy soil300-120-210尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    20-8-14
    湖北武穴市油菜 Rape201—20163水稻土 Paddy soil180-75-105尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    24-10-14
    湖北赤壁市水稻 Rice2017—20183水稻土 Paddy soil180-75-105尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    24-10-14
    湖北潜江市棉花 Cotton20173水稻土 Paddy soil360-150-210尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
    24-10-14
    江西农科院
    南昌县基地
    水稻 Rice2014—20174水稻土 Paddy soil早稻 Early rice: 150-63-87
    晚稻 Late rice: 180-75-105
    尿素、钙镁磷肥、氯化钾
    Urea,Calcium magnesium phosphate,Potassium chloride
    尿素、钙镁磷肥、氯化钾 Urea,Calcium magnesium phosphate,Potassium chloride
    24-10-1424-10-14
    江西南昌县水稻 Rice2016—20182水稻土 Paddy soil晚稻 Late rice: 195-81-114复合肥 (18-8-20) Compound fertilizer (18-8-20)24-10-14
    华北
    North China
    河北石家庄行
    唐县南翟营村
    玉米 Maize2014—20153潮土 Fluvo-aquic soil195-82.5-82.5复合肥 (26-10-12) Compound fertilizer (26-10-12)26-11-11
    内蒙古通辽市科尔
    沁区扎鲁特旗道
    马铃薯 Potato2014—20153栗钙土 Chestnut soil240-36-150尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Sulphate
    26-11-11
    内蒙古科尔沁区
    丰田镇丰田村
    玉米 Maize2014—20153潮土 Fluvo-aquic soil214.5-91.5-90尿素、二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    内蒙古科尔沁区
    育新镇黄家村
    玉米 Maize2017—20183潮土 Fluvo-aquic soil214.5-91.5-90尿素、二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    内蒙古开鲁县
    东风镇
    红干椒 Pepper2017—20183栗钙土 Chestnut soil180-90-202.5尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    16-8-18
    东北
    Northeast China
    黑龙江绥棱县大豆 Bean2014—20152草甸黑土 Meadow chernozemic soil49.5-94.5-37.5复合肥 (13-25-10) Compound fertilizer (13-25-10)25-13-10
    黑龙江绥化市玉米 Maize2014—20152黑土 Black soil156-66-66复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    黑龙江绥化市水稻 Rice2014—20152黑土 Black soil156-66-66复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    黑龙江绥棱县大豆 Bean2017—20182草甸黑土 Meadow chernozemic soil55.5-85.5-37.5专用肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    23-15-10
    黑龙江绥化市玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil136.5-57-57复合肥 (18-15-12)、尿素
    Compound fertilizer (18-15-12),Urea
    26-11-11
    黑龙江绥化市水稻 Rice2017—20182黑土 Black soil136.5-57-57复合肥 (18-15-12)、尿素
    Compound fertilizer (18-15-12),Urea
    26-11-11
    黑龙江绥化市玉米 Maize2015—20163黑土 Black soil156-66-66复合肥 (18-15-12)、尿素
    Compound fertilizer (18-15-12),Urea
    26-11-11
    黑龙江哈尔滨市
    呼兰区
    水稻 Rice2014—20152黑土 Black soil156-66-66复合肥 (18-15-12)、尿素
    Compound fertilizer (18-15-12),Urea
    26-11-11
    黑龙江嫩江县玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil138-72-78复合肥 (23-12-13) Compound fertilizer (23-12-13)26-11-11
    黑龙江哈尔滨市
    呼兰区
    玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil162-81-81复合肥 (24-12-12) Compound fertilizer (24-12-12)26-11-11
    黑龙江嫩江县玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil150-75-45尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    黑龙江宝清县
    852农场
    水稻 Rice2015—20163白浆土 Albic soil150-75-45尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    辽宁昌图县四
    面城镇
    玉米 Maize2014—20153潮棕壤 Aquic brown soil163.5-61.5-51尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    辽宁大洼县水稻 Rice2014—20152棕壤 Brown soil280.5-223.5-54尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium Sulphate
    26-11-11
    辽宁昌图县玉米 Maize2016—20174棕壤 Brown soil189-79.5-79.5复合肥 (25-12-8) Compound fertilizer (25-12-8)26-11-11
    辽宁昌图县玉米 Maize2016—20174棕壤 Brown soil175.5-73.5-73.5复合肥 (25-12-8) Compound fertilizer (25-12-8),Urea26-11-11
    辽宁盘锦市玉米 Maize2016—20173棕壤 Brown soil172.5-103.5-55.5掺混肥 (25-16-10) Bulk blend fertilizer (25-16-10)25-15-8
    辽宁海城市水稻 Rice2016—20175水稻土 Paddy soil243.3-102-102掺混肥 (25-15-12)、柯杈肥 (16-0-0)
    Bulk blend fertilizer (25-15-12),Tillering fertilizer (16-0-0)
    26-11-11
    吉林公主岭市玉米 Maize2014—20153黑土 Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    25-15-8
    吉林榆树市玉米 Maize2014—20183黑土Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    25-15--8
    吉林前郭县玉米 Maize2017—20183黑钙土 Chernozem187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    25-15-8
    吉林伊通县水稻 Rice2014—20153黑土 Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    25-15-8
    吉林榆树市水稻 Rice2014—20183黑土 Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    25-15-8
    吉林省前郭县水稻 Rice2017—20183黑钙土 Chernozem187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    25-15--8
    西北
    Northwest China
    陕西合阳县苹果 Apple2014—20182垆土 Loessial soil238.5-153-103.5尿素、二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    16-8-18
    陕西合阳县春玉米
    Spring maize
    2014—20182垆土 Loessial soil172.5-97.5-75尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium 批 hosphate,Potassium Sulphate
    23-13--10
    陕西渭南市夏玉米
    Summer maize
    2014—20182垆土 Loessial soil207-87-87尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    陕西合阳县春玉米
    Spring maize
    20172垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    陕西合阳县春玉米
    Spring maize
    20172垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    陕西省渭南市夏玉米
    Summer maize
    20182垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    陕西省渭南市夏玉米
    Summer maize
    20182垆土 Loessial soil172.5-97.5-45尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    23-13-6
    陕西合阳县冬小麦
    Winter wheat
    2014—20162垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    23-13-6
    陕西省渭南市冬小麦
    Winter wheat
    2014—20162垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    23-13-6
    陕西合阳县春玉米
    Spring maize
    20182垆土 Loessial soil195-82.5-82.5复合肥 (15-15-15)、尿素
    Compound fertilizer (15-15-15),Urea
    26-11-11
    陕西合阳县春玉米
    Spring maize
    20182土 Lou soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    26-11-11
    陕西渭南市葡萄 Grape2014—20163土 Lou soil0.16-0.08-0.18 (kg/plant)尿素、二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    16-8-18
    陕西西安市阎良区甜瓜
    Sweet melon
    2014—20163土 Lou soil120-60-135尿素、过磷酸钙、硫酸钾
    Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
    16-8-18
    陕西省杨凌示范区甜瓜
    Sweet melon
    2014—20163土 Lou soil192-120-216尿素、磷酸二铵、硫酸钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
    16-8-18
    甘肃省武威白云
    试验站
    小麦 Wheat2014—20164灌漠土
    Irrigated desert soil
    225-150-79.5尿素、磷酸二铵、氯化钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
    23-13-10
    甘肃省武威市玉米 Maize2014—20154灌漠土
    Irrigated desert soil
    225-150-79.5尿素、磷酸二铵、氯化钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
    23-13-10
    甘肃省武威绿洲
    农业试验站
    小麦 Wheat2017—20185灌漠土
    Irrigated desert soil
    225-150-63尿素、普钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium chloride
    25-15-8
    甘肃省农科院武威
    试验站
    玉米 Maize2017—20183灌漠土
    Irrigated desert soil
    172.5-97.5-75尿素、过磷酸钙、氯化钾
    Urea,Superphosphate,Potassium chloride
    23-13-10
    新疆农科院玛纳斯
    试验站5队
    番茄 Tomato2014—20154灌漠土
    Irrigated desert soil
    300-105-90尿素、磷酸二铵、氯化钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
    常规施肥+8‰抑制剂
    北疆博乐市乌棉花 Cotton2014—20164灌漠土
    Irrigated desert soil
    289.5-138-34.5尿素、磷酸二铵、氯化钾
    Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
    常规施肥+8‰抑制剂
    注(Note):尿素 Urea 含 N46%, 过磷酸钙 Superphosphate (普钙) 含 P2O512%~18%, 硫酸钾 Potassium Sulphate 含 K2O 50%, 氯化钾 Potassium Chloride 含 K2O 60%, 磷酸二铵 Diammonium Phosphate 含 N 21%、含 P2O554%; NAM—硝化抑制剂和脲酶抑制剂的混合物,由中国科学院沈阳应用生态研究所提供,与稳定性肥料生产时添加的抑制剂一样 NAM-Mixture of nitrification inhibitor and urease inhibitor, supplied by Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, same as theNAM used in stabilized fertilizerproduction; 试验个数指同一试验点当年开展田间小区试验和示范试验的数量 Test number includes the number of field experiment and field demonstration conducted in the same site.
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    表 2  试验区域土壤的基本理化性质均值

    Table 2.  Averaged soil properties of experiment regions

    区域
    Regions
    试验点数量
    Experiment
    points
    土壤大类
    Soil kinds
    pH有机质
    Organic matter
    (g/kg)
    碱解氮
    Alkali-hydr. N
    (mg/kg)
    速效磷
    Olsen-P
    (mg/kg)
    速效钾
    Available K
    (mg/kg)
    华南
    South China
    2红壤 Red soil4.6 ± 0.1 Cc25.0 ± 3.1 Aab22.2 ± 9.5 Dd28.0 ± 3.7 ABb182.0 ± 3.5 Aa
    西南
    Southwest China
    5紫色土 Purple soil、
    黄红壤 Yellowish red soil
    6.2 ± 0.6 Bb21.1 ± 4.1 Ab109.9 ± 13.9 BCb19.4 ± 8.1 Cb92.9 ± 23.8 Bb
    华东
    East China
    4黄红壤 Yellowish red soil5.7 ± 0.3 Bb19.9 ± 1.4 Ab103.1 ± 17.1 BCb22.1 ± 6.3 Cb148.2 ± 32.4 ABab
    华中
    Central China
    3棕红壤 Brownish red soil、
    水稻土 Paddy soil
    5.7 ± 0.4 Bb27.0 ± 1.0 Aab181.3 ± 17.9 Aa18.4 ± 6.9 Cb153.3 ± 29.2 ABab
    华北
    North China
    5潮土 Fluvo aquic soil、
    栗钙土 Chestnut soil
    7.9 ± 0.3 Aa22.4 ± 3.1 Aab66.6 ± 14.4 CDc31.4 ± 6.8 ABab122.6 ± 11.8 ABab
    东北
    Northeast China
    13黑土 Black soil、
    水稻土 Paddy soil
    6.4 ± 0.1 Bb29.1 ± 1.7 Aa151.4 ± 8.8 ABa43.2 ± 2.4 Aa171.0 ± 14.4 ABa
    西北
    Northwest China
    23垆土 Loessial soil、
    灰漠土 Desert soil、
    灰钙土 Sierozem
    8.3 ± 0.0 Aa11.2 ± 0.4 Bc29.4 ± 3.0 Dd16.9 ± 1.5 Cb132.1 ± 7.6 ABab
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    表 3  土壤性质与稳定性肥料增产率之间的相关性

    Table 3.  Correlations between soil properties and yield increase of stabilized fertilizer

    pH有机质
    OM
    碱解氮
    Available N
    速效磷
    Olsen-P
    速效钾
    Available K
    增产率
    Yield increase rate
    pH1
    有机质 OM–0.2171
    碱解氮 Available N–0.1120.2531
    速效磷 Olsen-P–0.1430.3670.2381
    速效钾 Available K–0.0930.3470.2890.516**1
    增产率 Yield increase rate0.591**–0.436*–0.288–0.560**–0.2031
    注(Note):*—P < 0.05; **—P < 0.01.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-12
  • 录用日期:  2020-09-25

稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量

    作者简介:张蕾 E-mail:leizhang@iae.ac.cn
    通讯作者: 石元亮, shiyl@iae.ac.cn
  • 1. 中国科学院沈阳应用生态研究所土壤养分管理国家工程实验室,辽宁 110016
  • 2. 沈阳中科新型肥料有限公司,辽宁 110016
  • 3. 辽宁中科生物工程有限公司,辽宁本溪 117000
  • 4. 中国科学院沈阳应用生态研究所/中国科学院绿色肥料工程实验室,辽宁 110016
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目—专用型稳定性复混肥料研制与推广示范 (2017YFD0200708-2)。
  • 摘要:   【目的】  对单个区域或者单种作物开展的抑制剂或者稳性肥料效果研究受土壤类型和气候区域限制,无法为稳定性肥料在不同地理区域的生产和施用提供严谨和科学的数据支持。为此,我们在全国范围进行了稳定型肥料的效果试验,为充分发挥稳定性肥料的增产增效潜力提供依据。  【方法】  稳定性肥料产业技术战略联盟于2009年至2018年在全国7大地理区域进行了大田试验,比较了等养分条件下,施用稳定性肥料和常规施肥的增产效果,本文统计分析了2014—2018年的研究结果。  【结果】  在华南、西南、华中、华东、华北、西北、东北地区,等养分稳定性肥料 (SF) 相对常规施肥 (CK) 的作物平均增产率分别为5.00%、13.40%、6.96%、8.68%、16.30%、8.72%和5.80%,氮肥农学利用率 (NAE) 增幅分别为36.11%、29.84%、51.02%、27.25%、21.00%和54.73%(无华北NAE数据);80%稳定性肥料 (80%SF) 相比CK的增产率分别为1.62%、10.38%、1.78%、6.34%、8.35%、1.44%和0.09%,NAE增幅分别为78.24%、81.41%、49.22%、20.10%、38.96%和62.10%;80%SF相对SF的作物产量平均减少3.92%、1.22%、1.25%、3.49%、0.07%、1.08%和0.05%,NAE增幅分别为30.95%、40.11%、17.27%、–20.48%、–10.19%和33.97%,与SF的作物产量相比,减施20%肥料在各个区域均带来小幅减产,80%SF相对SF的减产幅度在华中、华北、西北和东北差异显著 (P < 0.05),在华南、西南和华东地区差异不显著,80%SF相对SF的NAE差异均不显著;从全国范围来看,等养分稳定性肥料平均能提高作物产量8.54%和提高NAE21.77%,80%稳定性肥料能提高3.13%和26.39%。主成分分析结果发现稳定性肥料增产率主要受到2种有效公因子的影响,即养分因子和pH因子;稳定性肥料增产率与土壤养分主要呈负相关关系,土壤养分越低,稳定性肥料的增产效果越强,稳定性肥料在贫瘠土壤上产生的经济效益越大 (西北极端干旱地区土壤除外);稳定性肥料增产率与土壤pH呈正相关关系,土壤pH越高,稳定性肥料肥效和增产效果越强。  【结论】  施用稳定性肥料在全国主要种植区域均取得了明显的增产节肥效应,完全可以替代常规施肥模式。综合对比等养分稳定性肥料施肥模式和80%稳定性肥料施肥模式对增产和提高NAE的作用效果,华东、华中、华北、西北、东北以等养分施用稳定性肥料的效果较好,华南、西南稳定性肥料的施用量则以80%的常规养分量为宜。影响稳定性肥料肥效和增产效果最显著的土壤因素是土壤养分,其次是土壤pH。

    English Abstract

    • 联合国粮农组织FAO的统计数据估计,2018年世界氮磷钾肥料 (纯量养分计算N + P2O5 + K2O) 施用总量达到2 × 108吨左右,其中全球氮肥 (纯N)、磷肥 (P2O5)、钾肥 (K2O) 的消耗量分别为1.19 × 108吨、4.66 × 107吨和3.44 × 107吨。亚洲氮肥需求量占全球氮肥需求总量的58%,而中国氮肥需求量占据亚洲的18%,中国是亚洲乃至世界氮肥消耗量最多的国家,约占世界氮肥消耗量的10.44%[1]。通过施肥补充土壤养分和满足作物养分需求是粮食增产的主要措施,是保障国家粮食安全和维护社会稳定的重要方面。据联合国粮农组织 (FAO) 估计,肥料在农作物增产中的作用占40%~60%[2],但肥料利用率低下 (30%左右),损失的肥料给水体、土壤、环境和农产品带来风险[3-4]。因此,如何提高化肥利用率一直是一个世界研究热点和重点。

      稳定性肥料,即长效缓释肥,是指在肥料的生产过程中添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂,或者同时添加两种抑制剂的肥料,脲酶抑制剂和硝化抑制剂是稳定性肥料的技术核心[2, 5]。稳定性肥料包括以下3类:I型稳定性肥料,只添加脲酶抑制剂的肥料;Ⅱ型稳定性肥料,只添加硝化抑制剂的肥料;Ⅲ型稳定性肥料,同时添加两种抑制剂的肥料[6]

      脲酶抑制剂通过抑制土壤脲酶活性延缓尿素水解为铵态氮 (NH4+-N),从而延长尿素的肥效。硝化抑制剂通过抑制硝化和亚硝化细菌的活性,抑制NH4+-N的硝化作用,从而延长NH4+-N类肥料的肥效并减少硝态氮 (NO3-N) 的形成、淋失以及随后的反硝化损失[7-10]。国内外大量室内和田间实验研究的Meta分析结果表明,硝化抑制剂和脲酶抑制剂可明显增加作物产量和提高氮肥利用率,同时显著减少环境污染和增加经济价值[11-13],且抑制剂的作用效果取决于pH、质地等土壤因子,氮肥施用水平和灌溉等管理措施[13]

      我国主要种植制度区气候及土壤母质差异较大,导致土壤理化性质和生物性质不同,加之各区域农田管理措施的不同,稳定性肥料在不同区域土壤和作物上表现出不同的应用效果[14-17],在单个区域或者对单种作物开展的抑制剂或者稳性肥料效果研究代表的土壤类型和气候区域有限,无法为稳定性肥料在不同地理区域的生产和施用提供严谨和科学的数据支持。因此,为能更好地生产、施用稳定性肥料以及扩大稳定肥料在农业生产中的贡献,由沈阳应用生态研究所牵头成立了稳定性肥料产业联盟,并于2009—2018年在全国7大地理区域 (华南、西南、华中、华东、华北、西北、东北) 的代表性作物上开展了与常规施肥等养分的稳定性肥料及减施20%稳定性肥料的田间应用效果研究。本研究通过统计分析2014—2018年间等养分稳定性肥料和减施20%稳定性肥料对各区域作物平均增产率和氮肥农学利用率 (NAE) 的作用效果,明确不同区域适宜的稳定性肥料施肥模式。

      • 稳定性肥料产业技术战略联盟在2014—2018年期间选取中国华南 (茶叶、龙眼,2个试验点,3年)、西南 (玉米、水稻、马铃薯、小椒、花椒,7个试验点,1~3年)、华东 (玉米、水稻、小麦、花生、大姜,11个实验点,2~3年)、华中 (玉米、水稻、小麦、花生、油菜,棉花,19个试验点,1~5年)、华北 (玉米、马铃薯、红干椒,5个试验点,2年)、东北 (玉米、水稻、大豆,24个试验点,2~5年)、西北区域 (玉米、小麦、苹果、甜瓜、棉花、番茄,20个试验点,1~5年) 的典型土壤类型和代表性作物,在全国范围内开展了5年的稳定性肥料田间肥效试验和示范研究。各区域的试验点、土壤类型、作物和稳定性肥料信息见表1,稳定性肥料均是Ⅲ型稳定性肥料 (脲酶抑制剂和硝化抑制剂均添加的稳定性肥料),均由施可丰肥料有限公司生产和提供。

        表 1  稳定性肥料示范试验具体信息

        Table 1.  Information of stabilized fertilizer experiments

        区域
        Region
        试验和示范地点
        Demonstration site
        作物
        Crop
        年份
        Year
        试验个数
        Test number
        土壤类型
        Soil type
        N-P2O5-K2O
        (kg/hm2)
        CK处理肥料类型
        CK treatment fertilizer type
        SF类型
        SF kind
        (N∶P2O5∶K2O)
        华南
        South China
        福建福州市茶叶 Tea2014—20162红泥土 Red clay soil594-180-180复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        16-8-18
        福建莆田市龙眼 Longyan2014—20162红泥土 Red clay Soil0.43-0.22-0.47 (kg/plant)复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        16-8-18
        西南
        Southwest
        China
        重庆涪陵区玉米 Maize2014—20165紫色土 Purple soil226.5-66-82.5尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        22-8-10
        重庆涪陵区水稻 Rice2014—20164紫色土 Purple Soil165-60-75尿素、普钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        22-8-10
        重庆市江津区花椒
        Sichuan pepper
        20174紫色土 Purple soil0.23-0.11-0.26 (kg/plant)尿素、普钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        16-8-18
        云南玉溪玉米 Maize2016—20183砖红壤 Laterite405-150-255尿素、普钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        24-10-14
        云南玉溪水稻 Rice2016—20183黄红壤 Yellow red soil150-60-90尿素、普钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        24-10-14
        云南省文山州小椒 Pepper20172黄壤 Yellow soil300-150-150尿素、普钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        常规施肥 +5.6‰ 抑制剂 CK Fertilizer + 5.6‰ inhibitors
        贵州省土壤
        肥料研究所
        马铃薯 Potato2016—20173寡黄泥土
        Barren yellow clay soil
        181.5-66-82.5尿素、普钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        22-8-10
        华东
        East China
        安徽阜阳市
        棉种场
        玉米 Maize2014—20166砂姜黑土 Lime concretion black soil195-82.5-82.5复合肥 (28-6-6)、尿素
        Compound fertilizer (28-6-6),Urea
        26-11-11
        安徽阜阳市
        插花县
        玉米 Maize2017—20185砂姜黑土 Lime concretion black soil195-82.5-82.5复合肥 (25-6-9)、尿素
        Compound fertilizer (25-6-9),Urea
        26-11-11
        安徽寿县水稻 Rice2014—20164水稻土 Paddy soil156-66-66复合肥 (15-15-15)、碳铵
        Compound fertilizer (15-15-15),Ammonium Bicarbonate
        26-11-11
        安徽五河县水稻 Rice2017—20184水稻土 Paddy soil144-60-84复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        24-10-14
        山东泰安夏玉米
        Summer maize
        2014—20155棕黄壤
        Yellow brown soil
        195-45-60复合肥 (26-6-8) Compound fertilizer (26-6-8)24-10-14
        山东莱阳市玉米 Maize2016—20183棕黄壤
        Yellow brown soil
        160.5-64.5-112.5复合肥 (27.5-7.5-10) Compound fertilizer (27.5-7.5-10)20-8-14
        山东莒县春花生
        Spring peanut
        2014—20152褐土 Cinnamon soil201-81-141复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        20-8-14
        山东安丘市大姜 Ginger2014—20152褐土 Cinnamon soil283.5-141-319.5复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        16-8-18
        江苏姜堰县水稻 Rice2014—20153潮土 Fluvo-aquic soil300-60-120尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        23-13-10
        江苏太湖流域水稻 Rice2017—20183黄泥土 Yellow clay soil297-45-120尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        常规施肥 +0.8% 抑制剂 CK Fertilizer + 0.8‰ inhibitors
        江苏太湖流域小麦 Wheat2017—20183黄泥土 Yellow clay soil198-90-60尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        常规施肥 +0.8% 抑制剂 CK Fertilizer + 0.8‰ inhibitors
        华中
        Centre China
        河南遂平县玉米 Maize2014—20183潮土 Fluvo-aquic soil234-99-99复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        河南项城市小麦 Wheat2014—20183潮土 Fluvo-aquic soil180-75-105复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        24-10-14
        河南驻马店市玉米 Maize2017—20183潮土 Fluvo-aquic Soil279-60-45复合肥 (28-8-6)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        河南驻马店市花生 Peanut2017—20183潮土 Fluvo-aquic soil124.5-90-90复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        河南驻马店市玉米 Maize2016—20173潮土 Fluvo-aquic soil195-82.5-82.5复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        河南漯河市玉米 Maize2016—20173潮土 Fluvo-aquic soil195-82.5-82.5复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        湖南岳阳市水稻 Rice2015—20163红黄泥
        Red yellow clay soil
        早稻 Early rice; 150-81-37.5
        晚稻 Late rice; 180-69-121.5
        尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        23-13-620-8-14
        湖南湘阴县水稻 Rice2015—20163红黄泥
        Red yellow clay soil
        早稻 Early rice: 150-81-37.5
        晚稻 Late rice: 180-69-121.5
        尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        23-13-620-8-14
        湖南长沙市
        干杉社区组
        水稻 Rice2017—20183红黄泥
        Red yellow clay soil
        早稻 Early rice: 142.5-90-90
        晚稻 Late rice: 180-60-135
        尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        26-11-1126-11-11
        湖南长沙市水稻 Rice2017—20183麻沙泥
        Sandy clay soil
        早稻 Early rice: 144-61.5-61.5
        晚稻 Late rice: 165-69-96
        复合肥 (20-10-10)、尿素 Compound fertilizer (20-10-10),
        Urea 复合肥 (26-11-13)、尿素 Compound fertilizer (26-11-13),Urea
        26-11--1124-10-14
        湖南长沙市油菜 Rape2017—20182沙壤土 Sandy loam159-66-93复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound Fertilizer (15-15-15),Urea
        24-10-14
        湖北赤壁市水稻 Rice2015—20163水稻土 Paddy soil180-75-105尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        24-10-14
        湖北十堰市玉米 Maize2015—20164黄棕壤
        Yellow brown soil
        225-94.5-130.5尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        24-10-14
        湖北潜江市棉花 Cotton2015—20163水稻土 Paddy soil300-120-210尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        20-8-14
        湖北武穴市油菜 Rape201—20163水稻土 Paddy soil180-75-105尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        24-10-14
        湖北赤壁市水稻 Rice2017—20183水稻土 Paddy soil180-75-105尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        24-10-14
        湖北潜江市棉花 Cotton20173水稻土 Paddy soil360-150-210尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Chloride
        24-10-14
        江西农科院
        南昌县基地
        水稻 Rice2014—20174水稻土 Paddy soil早稻 Early rice: 150-63-87
        晚稻 Late rice: 180-75-105
        尿素、钙镁磷肥、氯化钾
        Urea,Calcium magnesium phosphate,Potassium chloride
        尿素、钙镁磷肥、氯化钾 Urea,Calcium magnesium phosphate,Potassium chloride
        24-10-1424-10-14
        江西南昌县水稻 Rice2016—20182水稻土 Paddy soil晚稻 Late rice: 195-81-114复合肥 (18-8-20) Compound fertilizer (18-8-20)24-10-14
        华北
        North China
        河北石家庄行
        唐县南翟营村
        玉米 Maize2014—20153潮土 Fluvo-aquic soil195-82.5-82.5复合肥 (26-10-12) Compound fertilizer (26-10-12)26-11-11
        内蒙古通辽市科尔
        沁区扎鲁特旗道
        马铃薯 Potato2014—20153栗钙土 Chestnut soil240-36-150尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Sulphate
        26-11-11
        内蒙古科尔沁区
        丰田镇丰田村
        玉米 Maize2014—20153潮土 Fluvo-aquic soil214.5-91.5-90尿素、二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        内蒙古科尔沁区
        育新镇黄家村
        玉米 Maize2017—20183潮土 Fluvo-aquic soil214.5-91.5-90尿素、二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        内蒙古开鲁县
        东风镇
        红干椒 Pepper2017—20183栗钙土 Chestnut soil180-90-202.5尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        16-8-18
        东北
        Northeast China
        黑龙江绥棱县大豆 Bean2014—20152草甸黑土 Meadow chernozemic soil49.5-94.5-37.5复合肥 (13-25-10) Compound fertilizer (13-25-10)25-13-10
        黑龙江绥化市玉米 Maize2014—20152黑土 Black soil156-66-66复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        黑龙江绥化市水稻 Rice2014—20152黑土 Black soil156-66-66复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        黑龙江绥棱县大豆 Bean2017—20182草甸黑土 Meadow chernozemic soil55.5-85.5-37.5专用肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        23-15-10
        黑龙江绥化市玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil136.5-57-57复合肥 (18-15-12)、尿素
        Compound fertilizer (18-15-12),Urea
        26-11-11
        黑龙江绥化市水稻 Rice2017—20182黑土 Black soil136.5-57-57复合肥 (18-15-12)、尿素
        Compound fertilizer (18-15-12),Urea
        26-11-11
        黑龙江绥化市玉米 Maize2015—20163黑土 Black soil156-66-66复合肥 (18-15-12)、尿素
        Compound fertilizer (18-15-12),Urea
        26-11-11
        黑龙江哈尔滨市
        呼兰区
        水稻 Rice2014—20152黑土 Black soil156-66-66复合肥 (18-15-12)、尿素
        Compound fertilizer (18-15-12),Urea
        26-11-11
        黑龙江嫩江县玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil138-72-78复合肥 (23-12-13) Compound fertilizer (23-12-13)26-11-11
        黑龙江哈尔滨市
        呼兰区
        玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil162-81-81复合肥 (24-12-12) Compound fertilizer (24-12-12)26-11-11
        黑龙江嫩江县玉米 Maize2017—20182黑土 Black soil150-75-45尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        黑龙江宝清县
        852农场
        水稻 Rice2015—20163白浆土 Albic soil150-75-45尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        辽宁昌图县四
        面城镇
        玉米 Maize2014—20153潮棕壤 Aquic brown soil163.5-61.5-51尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        辽宁大洼县水稻 Rice2014—20152棕壤 Brown soil280.5-223.5-54尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium Sulphate
        26-11-11
        辽宁昌图县玉米 Maize2016—20174棕壤 Brown soil189-79.5-79.5复合肥 (25-12-8) Compound fertilizer (25-12-8)26-11-11
        辽宁昌图县玉米 Maize2016—20174棕壤 Brown soil175.5-73.5-73.5复合肥 (25-12-8) Compound fertilizer (25-12-8),Urea26-11-11
        辽宁盘锦市玉米 Maize2016—20173棕壤 Brown soil172.5-103.5-55.5掺混肥 (25-16-10) Bulk blend fertilizer (25-16-10)25-15-8
        辽宁海城市水稻 Rice2016—20175水稻土 Paddy soil243.3-102-102掺混肥 (25-15-12)、柯杈肥 (16-0-0)
        Bulk blend fertilizer (25-15-12),Tillering fertilizer (16-0-0)
        26-11-11
        吉林公主岭市玉米 Maize2014—20153黑土 Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        25-15-8
        吉林榆树市玉米 Maize2014—20183黑土Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        25-15--8
        吉林前郭县玉米 Maize2017—20183黑钙土 Chernozem187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        25-15-8
        吉林伊通县水稻 Rice2014—20153黑土 Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        25-15-8
        吉林榆树市水稻 Rice2014—20183黑土 Black soil187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        25-15-8
        吉林省前郭县水稻 Rice2017—20183黑钙土 Chernozem187.5-112.5-60尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        25-15--8
        西北
        Northwest China
        陕西合阳县苹果 Apple2014—20182垆土 Loessial soil238.5-153-103.5尿素、二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        16-8-18
        陕西合阳县春玉米
        Spring maize
        2014—20182垆土 Loessial soil172.5-97.5-75尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium 批 hosphate,Potassium Sulphate
        23-13--10
        陕西渭南市夏玉米
        Summer maize
        2014—20182垆土 Loessial soil207-87-87尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        陕西合阳县春玉米
        Spring maize
        20172垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        陕西合阳县春玉米
        Spring maize
        20172垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        陕西省渭南市夏玉米
        Summer maize
        20182垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        陕西省渭南市夏玉米
        Summer maize
        20182垆土 Loessial soil172.5-97.5-45尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        23-13-6
        陕西合阳县冬小麦
        Winter wheat
        2014—20162垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        23-13-6
        陕西省渭南市冬小麦
        Winter wheat
        2014—20162垆土 Loessial soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        23-13-6
        陕西合阳县春玉米
        Spring maize
        20182垆土 Loessial soil195-82.5-82.5复合肥 (15-15-15)、尿素
        Compound fertilizer (15-15-15),Urea
        26-11-11
        陕西合阳县春玉米
        Spring maize
        20182土 Lou soil195-82.5-82.5尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        26-11-11
        陕西渭南市葡萄 Grape2014—20163土 Lou soil0.16-0.08-0.18 (kg/plant)尿素、二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        16-8-18
        陕西西安市阎良区甜瓜
        Sweet melon
        2014—20163土 Lou soil120-60-135尿素、过磷酸钙、硫酸钾
        Urea,Superphosphate,Potassium sulphate
        16-8-18
        陕西省杨凌示范区甜瓜
        Sweet melon
        2014—20163土 Lou soil192-120-216尿素、磷酸二铵、硫酸钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium sulphate
        16-8-18
        甘肃省武威白云
        试验站
        小麦 Wheat2014—20164灌漠土
        Irrigated desert soil
        225-150-79.5尿素、磷酸二铵、氯化钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
        23-13-10
        甘肃省武威市玉米 Maize2014—20154灌漠土
        Irrigated desert soil
        225-150-79.5尿素、磷酸二铵、氯化钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
        23-13-10
        甘肃省武威绿洲
        农业试验站
        小麦 Wheat2017—20185灌漠土
        Irrigated desert soil
        225-150-63尿素、普钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium chloride
        25-15-8
        甘肃省农科院武威
        试验站
        玉米 Maize2017—20183灌漠土
        Irrigated desert soil
        172.5-97.5-75尿素、过磷酸钙、氯化钾
        Urea,Superphosphate,Potassium chloride
        23-13-10
        新疆农科院玛纳斯
        试验站5队
        番茄 Tomato2014—20154灌漠土
        Irrigated desert soil
        300-105-90尿素、磷酸二铵、氯化钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
        常规施肥+8‰抑制剂
        北疆博乐市乌棉花 Cotton2014—20164灌漠土
        Irrigated desert soil
        289.5-138-34.5尿素、磷酸二铵、氯化钾
        Urea,Diammonium phosphate,Potassium chloride
        常规施肥+8‰抑制剂
        注(Note):尿素 Urea 含 N46%, 过磷酸钙 Superphosphate (普钙) 含 P2O512%~18%, 硫酸钾 Potassium Sulphate 含 K2O 50%, 氯化钾 Potassium Chloride 含 K2O 60%, 磷酸二铵 Diammonium Phosphate 含 N 21%、含 P2O554%; NAM—硝化抑制剂和脲酶抑制剂的混合物,由中国科学院沈阳应用生态研究所提供,与稳定性肥料生产时添加的抑制剂一样 NAM-Mixture of nitrification inhibitor and urease inhibitor, supplied by Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, same as theNAM used in stabilized fertilizerproduction; 试验个数指同一试验点当年开展田间小区试验和示范试验的数量 Test number includes the number of field experiment and field demonstration conducted in the same site.

        本研究中各个试验点均设置以下4个处理:1) 不施肥处理 (CK0);2) 常规施肥处理 (CK);3) 等养分稳定性肥料处理 (SF);4) 80%稳定性肥料处理 (80%SF)。CK的施肥水平采用当地供试作物的习惯施肥水平;SF与CK是等氮磷钾养分的,SF施用的稳定性肥料与CK施用化肥是等氮养分的,SF中磷肥和钾肥的不足部分用普通磷肥和钾肥补充;80%SF是在SF施肥总量的基础上减少20%肥料施用量。各试验点种植的作物不同,习惯施肥水平不同,因而供试的稳定性肥料类型不同,施用的普通磷肥和钾肥类型也不尽相同。

      • 均在作物收获期从试验小区中多点取样,测定果实或者种子的产量。

      • 增产率 (%) = (处理产量 − 对照产量)/对照产量 × 100

      • 氮肥农学效率 (NAE,kg/kg),是指单位施氮量所增加的作物籽粒产量,即,NAE = (Y-Y0)/F,式中,Y为施肥后所获得的作物产量;Y0为不施肥条件下作物的产量;F代表氮肥的投入量。

      • 采用Microsoft Excel 2007软件对数据进行处理和绘图,采用SPSS 11.5统计分析软件对数据进行差异显著性检验 (LSD法,P = 0.05)。

      • 在华南、西南、华东、华中、华北、东北、西北地区,稳定性肥料处理 (SF) 相对常规施肥处理 (CK)(SF vs CK) 的作物平均增产率分别为5.00%、13.40%、8.68%、6.96%、16.30%、5.80%、8.72%(图1)。从全国水平来看,稳定性肥料对作物的增产率平均达到8.54%(图1)。由此可发现,等养分稳定性肥料施肥在华北地区的增产效果最佳 (16.30%),在西南地区的次之 (13.40%),在华东和西北地区的居中 (8.7%左右),在华南、华中和东北地区的较小 (5.00%~6.96%)。与常规施肥等养分的稳定性肥料施用后,在各个地区均能产生明显的增产效果,完全可以代替常规施肥。

        图  1  不同区域稳定性肥料作物平均增产率

        Figure 1.  Average yield growth rate resulted from stabilized fertilizer application in different regions

      • 在华南、西南、华东、华中、华北、东北和西北地区,80%稳定性肥料处理 (80%SF) 相对CK (80%SF vs CK) 的作物平均增产率分别为1.62%、10.38%、6.34%、1.78%、8.35%、0.09%和1.44% (图1)。80%SF对作物的全国平均增产率达到3.13% (图1)。由此可发现,80%SF在西南地区的增产效果最佳 (10.38%),在华北、华东地区的次之 (6.34%~8.35%),在华南、华中、西北和东北地区的很小 (1.6%~0.09%)。说明,与CK产量相比,减施20%肥料在各个区域均不会造成作物减产,80%SF施肥模式也完全可以替代常规施肥模式,在减少肥料投入的同时还能降低环境污染风险。

        在华南、西南、华中、华东、华北、西北和东北地区,80%SF相对SF (80%SF vs SF) 的作物平均增产率分别是–3.92%、–1.22%、–1.25%、–3.49%、–0.07%、–1.08%和–0.05%,说明与SF的作物产量相比,减施20%肥料在各个区域均带来小幅减产。华南、西南和华东地区,稳定性肥料相对常规施肥的增产率和80%稳定性肥料相对常规施肥的增产率在统计上无显著性差异,说明在这3个地区,80%SF对作物的增产效果与SF对作物的增产效果无显著性差异,80%SF和SF对华南、西南和华东地区的作物产生的平均增产效果相似,从增产角度考虑,华南、西南和华东地区适宜的施肥模式是80%稳定性肥料。然而,华中、华北、西北和东北地区,稳定性肥料相对常规施肥的增产率和80%稳定性肥料相对常规施肥的增产率在统计上有显著性差异 (P < 0.05),说明在这4个地区,80%SF对作物的增产效果相对SF对作物的增产效果是显著降低的 (P < 0.05),从增产角度考虑,华中、华北、西北和东北地区适宜的施肥模式是等养分稳定性肥料。

        全国平均来看 (图1),80%SF相对SF的作物平均增产率是-0.83%,说明与SF的作物产量相比,减少20%稳定性肥料施用会使作物平均减产0.83%。且稳定性肥料相对常规施肥和80%稳定性肥料相对常规施肥的增产率在统计上有显著性差异 (P < 0.05),说明80%SF的增产作用相对SF的来说是显著降低的 (P < 0.05)。单从增产效果考虑,全国范围适宜的施肥模式是等养分稳定性肥料。

      • 图2为各地区常规施肥和稳定肥料的氮肥农学利用率 (NAE) 结果。通过对比不同地区CK和SF下作物的平均NAE可以发现,华南地区CK和SF的NAE分别为2.63 kg/kg和3.58 kg/kg,施用稳定性肥料能明显提高该地区NAE 36.11%。西南地区CK和SF的NAE分别为8.88 kg/kg和11.50 kg/kg,施用稳定性肥料能提高该地区NAE 29.48%。华东地区CK和SF的NAE分别为13.16 kg/kg和19.87 kg/kg,稳定性肥料的施用能大幅提高该地区的NAE,增幅达到51.02%。华中地区CK和SF的NAE分别为6.70 kg/kg和8.53 kg/kg,施用稳定性肥料后该地区NAE的增幅为27.25%。东北地区CK和SF的NAE分别为16.74 kg/kg和20.26 kg/kg,施用稳定性肥料后该地区的NAE增幅为21.00%。西北地区CK和SF的NAE分别为6.16 kg/kg和9.54 kg/kg,施用稳定性肥料后该地区NAE的增幅最高,达到54.73%。从全国范围来看,CK和SF的NAE分别为11.11 kg/kg和13.53 kg/kg,施用稳定性肥料后NAE的全国平均增幅为21.77%。由此可得出,与CK的平均NAE相比,等养分稳定性肥料施用能明显增加各区域作物的平均NAE,但是差异均不显著,其中西北和西南地区的NAE增幅较大 (51%~54%),其余5个地区的NAE增幅在21%~37%之间。

        图  2  不同区域常规肥料与稳定肥料的平均氮肥农学利用率

        Figure 2.  Average agronomic nitrogen use efficiency of conventional and stabilized fertilizers in different regions of China

      • 图2还可以看出,在华南、西南、华东、华中、西北和东北地区,80%SF相对CK (80%SF vs CK) 的NAE增幅分别是78.24%、81.41%、20.10%、49.22%、38.96%和62.10%。说明,与各区域CK的NAE相比,减施20%肥料会明显增加各区域的NAE,但除在东北地区有显著性差异外 (P < 0.05),在其它区域均没有显著性差异。

        80%SF相对SF的NAE在华南、西南、华中和东北地区是分别增加30.95%、40.11%、17.27%和33.97%的,而在华东和西北分别减少20.48%和10.19%。但是在这6个区域中,SF相对CK的NAE增幅和80%SF相对CK的NAE增幅在统计上均无显著性差异,说明80%SF对作物NAE的增加效果与SF对作物NAE的增加效果之间无显著差异。单从增加NAE角度考虑,华南、西南、华中和东北地区更适合的施肥模式为80%稳定性肥料,华东和西北地区更适合的施肥模式为等养分稳定性肥料。

        从全国平均水平看,80%SF的NAE分别比CK和SF的高出26.39%和3.79%,但是稳定性肥料对比常规施肥和80%稳定性肥料对比常规施肥之间的NAE增幅在统计上无显著差异。说明从全国平均水平来看,80%SF对作物NAE的增加作用相对SF对作物NAE的增加作用在统计上是没有差异的,从增加NAE角度出发,全国范围适宜的施肥模式是80%稳定性肥料。

      • 中国东西经度跨度60多度,南北纬度跨度近50度,不同经纬度区域地理和生态环境的不同形成了多种多样的土壤类型。由表2的统计结果可以发现,各区域的土壤pH从南到北逐渐增加,由华南 (红壤区) 的约4.6、到华中 (棕红壤区) 的5.7、到华北 (潮土、钙土区) 的7.9、再到东北 (黑土区) 的6.4。试验点的土壤pH从西到东呈降低趋势,从西北 (漠土区) 的约8.3增加到华北 (潮土、钙土区) 的7.9、华中 (棕红壤区) 的5.7和华东的5.7左右。

        表 2  试验区域土壤的基本理化性质均值

        Table 2.  Averaged soil properties of experiment regions

        区域
        Regions
        试验点数量
        Experiment
        points
        土壤大类
        Soil kinds
        pH有机质
        Organic matter
        (g/kg)
        碱解氮
        Alkali-hydr. N
        (mg/kg)
        速效磷
        Olsen-P
        (mg/kg)
        速效钾
        Available K
        (mg/kg)
        华南
        South China
        2红壤 Red soil4.6 ± 0.1 Cc25.0 ± 3.1 Aab22.2 ± 9.5 Dd28.0 ± 3.7 ABb182.0 ± 3.5 Aa
        西南
        Southwest China
        5紫色土 Purple soil、
        黄红壤 Yellowish red soil
        6.2 ± 0.6 Bb21.1 ± 4.1 Ab109.9 ± 13.9 BCb19.4 ± 8.1 Cb92.9 ± 23.8 Bb
        华东
        East China
        4黄红壤 Yellowish red soil5.7 ± 0.3 Bb19.9 ± 1.4 Ab103.1 ± 17.1 BCb22.1 ± 6.3 Cb148.2 ± 32.4 ABab
        华中
        Central China
        3棕红壤 Brownish red soil、
        水稻土 Paddy soil
        5.7 ± 0.4 Bb27.0 ± 1.0 Aab181.3 ± 17.9 Aa18.4 ± 6.9 Cb153.3 ± 29.2 ABab
        华北
        North China
        5潮土 Fluvo aquic soil、
        栗钙土 Chestnut soil
        7.9 ± 0.3 Aa22.4 ± 3.1 Aab66.6 ± 14.4 CDc31.4 ± 6.8 ABab122.6 ± 11.8 ABab
        东北
        Northeast China
        13黑土 Black soil、
        水稻土 Paddy soil
        6.4 ± 0.1 Bb29.1 ± 1.7 Aa151.4 ± 8.8 ABa43.2 ± 2.4 Aa171.0 ± 14.4 ABa
        西北
        Northwest China
        23垆土 Loessial soil、
        灰漠土 Desert soil、
        灰钙土 Sierozem
        8.3 ± 0.0 Aa11.2 ± 0.4 Bc29.4 ± 3.0 Dd16.9 ± 1.5 Cb132.1 ± 7.6 ABab

        土壤有机质平均含量在东北地区最高,为29.1 g/kg左右,西北地区的土壤有机质平均含量最低,为8.3 g/kg左右。华南、西南、华东、华中、华北地区的土壤有机质平均含量变化范围在19.9 g/kg至27.0 g/kg之间。土壤碱解氮平均含量以华中地区最高,达到181 mg/kg左右,其次是东北地区 (151 mg/kg),西南 (110 mg/kg) 和华东 (103 mg/kg) 地区居中,华北地区较低 (66.6 mg/kg),华南和西北地区最低,分别仅有25.0 mg/kg和11.2 mg/kg左右。土壤速效磷平均含量在东北地区最高,达到43.2 mg/kg,在华南 (28.0 mg/kg) 和华北 (31.4 mg/kg) 地区居中,在西北、华中和西南地区均很低,分别为16.9 mg/kg、18.4 mg/kg和19.4 mg/kg左右。土壤速效钾平均含量在华南和东北地区处于较高水平,分别达到182.0 mg/kg和171.0 mg/kg,在华东、华中、华北和西北地区居中 (122.6 ~153.3 mg/kg),在西南地区最低,仅有92.9 mg/kg。

      • 西南、华南、华中、华北和东北地区土壤基本理化性质 (从南到北) 与稳定性肥料增产率之间的相关性见表3。Pearson相关分析结果表明,稳定性肥料对作物的增产率与土壤pH呈极显著的正相关关系 (P < 0.01),与土壤速效磷呈极显著的负相关关系 (P < 0.01),与土壤有机质含量呈显著的负相关性 (P < 0.05)。回归分析结果表明,稳定性肥料对作物的增产率与土壤pH、速效磷和有机质之间存在一元线性相关关系 (图3),一元线性回归方程如图3所示。进一步通过主成分分析,提取了两种影响稳定性肥料增产率的有效公因子,定义这两种因子为养分因子 (F1) 和pH因子 (F2),F1 = 0.241 × OM + 0.409 × AN + 0.367 × AP + 0.367 × AK + 0.129 × pH,F2 = 0.844 × pH – 0.279 × OM + 0.343 × AN – 0.079 × AP + 0.038 × AK。式中:OM表示有机质;AN表示碱解氮;AP表示速效磷;AK表示速效钾。

        表 3  土壤性质与稳定性肥料增产率之间的相关性

        Table 3.  Correlations between soil properties and yield increase of stabilized fertilizer

        pH有机质
        OM
        碱解氮
        Available N
        速效磷
        Olsen-P
        速效钾
        Available K
        增产率
        Yield increase rate
        pH1
        有机质 OM–0.2171
        碱解氮 Available N–0.1120.2531
        速效磷 Olsen-P–0.1430.3670.2381
        速效钾 Available K–0.0930.3470.2890.516**1
        增产率 Yield increase rate0.591**–0.436*–0.288–0.560**–0.2031
        注(Note):*—P < 0.05; **—P < 0.01.

        图  3  稳定性肥料增产率与土壤pH、有机质、速效磷之间的一元线性回归关系

        Figure 3.  Unitary linear regression relationships between yield growth rate of stabilized fertilizer and soil pH, organic matter and Olsen-P

        西北、华北、华中、华东地区土壤基本理化性质 (从西到东) 与稳定性肥料增产率之间无显著相关性。从西北干旱区至华东湿润区,除温度差异外,降雨差异非常大,西北地区比较极端的气候条件导致西北的土壤性质与其他区域的土壤性质差异十分显著 (表2)。由此推断干旱等极端气候条件可能会掩盖稳定性肥料增产作用。

        上述分析结果表明,影响稳定性肥料肥效和增产效果的有效因素是土壤养分,其次是土壤pH。且稳定性肥料增产率与土壤养分主要呈负相关关系,说明土壤养分越低,稳定性肥料的增产效果越强,稳定性肥料在贫瘠土壤上产生的经济效益越大 (西北等极端气候地区除外)。稳定性肥料增产率与土壤pH呈正相关关系,说明土壤pH越高,稳定性肥料肥效越强,增产效果越显著。

      • 国内外学者均对脲酶抑制剂和硝化抑制剂的应用效果进行了大量的室内和田间试验[18-25]。Meta分析研究结果表明,各种硝化抑制剂平均能增加植物氮的回收率58%、作物产量5%~14%[11];专注于目前主流硝化抑制剂DCD和DMPP的Meta分析结果表明,DCD相对DMPP的增产效果更佳,DCD平均增产6.5%,DMPP平均仅增产1.2%[12];另有Meta分析结果表明硝化抑制剂 (DCD和DMPP) 和脲酶抑制剂 (NBPT) 可平均增加作物产量7.5%和提高氮肥利用率12.9%[13]

        本研究中施用的稳定性肥料均是Ⅲ型稳定性肥料,即同时添加有硝化抑制剂和脲酶抑制剂的稳定性肥料。本研究结果表明等养分稳定性肥料在中国各区域的增产率达到5.00%~16.30%,全国平均增产8.54%;减施20%稳定性肥料在各区域的增产率达到0.09%~8.35%,全国平均增产3.13%。因此等养分稳定性肥料和减施20%稳定性肥料均能明显提升作物产量代替常规施肥。相对等养分稳定性肥料,减施20%稳定性肥料在各个区域均带来小幅减产 (-3.92%~-0.04%),全国平均减产0.83%,在华南、西南、华东地区80%稳定性肥料对作物的增产效果相对等养分稳定性肥料对作物的增产效果没有显著差异,而在华中、华北、西北和东北地区是显著降低的 (P < 0.05)。因而为保证作物产量,华南、西南、华东地区适宜的施肥模式是80%稳定性肥料,而华中、华北、西北和东北地区适宜的施肥模式是等养分稳定性肥料。

        施用等养分稳定性肥料和80%稳定性肥料后各区域及全国的作物平均NAE分别提升21.00%~57.73%和20.10%~78.24%。并且,除华东和西北地区外,减施20%稳定性肥料相比稳定性肥料更进一步提升了其它4个区域的平均NAE。单从增加NAE角度考虑,华东和西北地区更适合的施肥模式为等养分稳定性肥料,华南、西南、华中和东北地区更适合的施肥模式为80%稳定性肥料。试验期间,华东区域因为常遭受不同程度的冻害,导致试验结果脱离实际情况,而西北地区气候极端干旱,导致稳定性肥料试验效果不稳定,这些可能是华东和西北地区减施20%稳定性肥料后作物平均NAE低于等养分稳定性肥料NAE的原因。不同区域和全国范围内等养分稳定性肥料和80%稳定性肥料对作物NAE的增幅差异虽较大,但是差异均不显著。中国地大物博,供试土壤种类多、土壤基本肥力性质差异大,加上供试作物种类多、作物的需肥特性差异大,可能这些原因共同导致了该现象的产生。因为土壤pH和质地等土壤因子、氮肥施用水平和灌溉等管理因子以及作物种类和测定部位 (地上部产量、籽粒产量) 等作物因子均会对抑制剂的作用效果产生不同程度的影响[13]

        对比华南、西南、华东、华中、东北和西北区域作物的平均NAE发现,东北的NAE (16.74~27.14 kg/kg) 均明显比其它地区高 (2.36~19.87 kg/kg),这可能是由于东北气温低,作物的生育期长,植物吸收氮营养时间更长,氮肥利用时间更长。然而东北地区稳定性肥料施用后的作物NAE增幅 (21.00%) 却明显低于其它区域的 (27.25%~57.73%),说明作物生育期的长短与抑制剂提高肥料利用率的幅度之间可能存在此消彼长的关系。

        从南到北,稳定性肥料增产效果与土壤养分呈负相关关系,土壤养分越低,稳定性肥料增产效果越好,这应该是由于在肥力和生产力较低的土壤中,稳定性肥料肥效的延长更能补足土壤本身肥力不足的短板,更能发挥其增产效果。稳定性肥料增产效果与土壤pH呈正相关,pH越高,稳定性肥料增产效果越大,这与Abalos等[13]的整合分析结果一致,他们的统计结果指出抑制剂在酸性土壤 (pH ≤ 6) 上对作物产量和NAE的效果优于其在中性 (6 < pH < 8) 和碱性土壤 (pH ≥ 8) 上的作用效果,且他们推测pH影响抑制剂作用效果的可能机制在于pH对土壤氨挥发的作用,因为大量研究已经表明抑制剂施用后土壤氨挥发会显著增加[26-28],抑制剂的施用导致铵态氮在土壤中存留数量和时间都会增加,从而导致pH越高的土壤氨挥发越多。但是,Yang等[12]的Meta-分析结果指出硝化抑制剂DCD在酸性、碱性土壤上均表现出明显的增产效果,而硝化抑制剂DMPP只在碱性土壤上有明显增产效果,在酸性土壤上效果甚微。不同研究结论的产生说明,未来需要进一步精细化研究不同抑制剂在不同土壤和作物上的应用效果研究,从而更好的发挥脲酶抑制剂和硝化抑制剂对延长氮肥释放、促进作物生长和减少氮肥污染的作用,更加科学的生产和应用稳定性肥料。西北、华北、华中、华东地区土壤基本性质 (从西到东) 与稳定性肥料增产率之间无显著的相关性。这主要是因为,西北土壤pH值虽然高、土壤贫瘠,但气候极端干旱,导致稳定性肥料在西北一些地区和作物上的应用效果不稳定,无法产生类似从南到北的规律,极端的气候条件掩盖稳定性肥料的作用效果。

        等养分稳定性肥料和80%稳定性肥料施用后均会明显增加作物产量和提高NAE,具有优越的增产节肥效应,稳定性肥料适合在全国各区域广泛推广应用,从而充分发挥其对农作物产量和质量、农业经济以及农业生态环境的贡献。并且减施20%稳定性肥料在大部分区域不仅不会减产 (华南、西南、华东),而且还会明显增加作物的NAE (西南、华南、华中、东北),在这些区域80%稳定性肥料具有更佳的推广应用优势。总之,综合从提高作物产量和NAE考虑,华南和西南地区适宜的施肥模式是80%稳定性肥料,而华东、华中、华北、东北和西北地区适宜的施肥模式是等养分稳定性肥料。

    参考文献 (28)
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