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    河北省是我國小麥/玉米主要輪作區(qū)，在糧食實現(xiàn)連年增產的同時，仍存在養(yǎng)分施用不平衡、氮肥投入過量問題，不僅提升了農戶生產成本，減少了經濟效益，更降低了氮肥利用率，增加了糧田溫室氣體排放及環(huán)境污染風險。針對這些問題，本成果歷時6年研究，明確了河北主要小麥/玉米輪作區(qū)的土壤養(yǎng)分供應現(xiàn)狀和2種作物養(yǎng)分吸收特征；構建了3項減氮降損增產提效措施，詮釋了各項措施的綜合作用效應；揭示了生產系統(tǒng)中溫室氣體排放規(guī)律和土壤氮素時空分布規(guī)律，創(chuàng)新了減氮降損增產提效關鍵技術，取得了顯著的環(huán)境、經濟和社會效益，實現(xiàn)了減氮降損增效前提下的小麥、玉米穩(wěn)定高產。
本成果來源于兩個項目，（1）2013-2016年，十二五農村領域國家科技計劃課題“華北高產集約化農田N2O減排技術研究與示范（2013BAD11B03-1-2）”；（2）2011-2015，國家糧食豐產科技工程河北項目區(qū)共性研究課題“超高產糧田系統(tǒng)特征及土壤養(yǎng)分限制譜序研究”。

    本成果實現(xiàn)了新方法、新產品和新技術的創(chuàng)新，屬于多項技術自主創(chuàng)新，自主創(chuàng)新技術在總體技術中的比例90%以上。研發(fā)了相關實驗裝置如麥田收集溫室氣體裝置、土柱淋溶裝置，明確了溫室氣體排放和土壤養(yǎng)分運移規(guī)律；研發(fā)出玉米底肥專用復混肥配方16-12-15和小麥底肥專用復混肥配方18-16-10，揭示了減氮配施1.1‰吡啶、5.0% DCD和有機物質可提高輪作系統(tǒng)作物產量、增收，實現(xiàn)了氮肥品種的創(chuàng)新和區(qū)域針對性；研制了有機無機一體化施肥精播機、兩肥異位分層施肥器，將研發(fā)的專用肥和增效氮肥與之配套，創(chuàng)建“行間有機，近根無機，有機無機搭配，種肥異位同播，降氮增效，減損降耗”的有機無機施肥精播一體化關鍵技術，創(chuàng)新了“氮素上層控釋，磷鉀下層深施，肥種時空適配，縮氮減損提效”的玉米兩肥分層異位精播一體化關鍵技術，形成了“控總氮，巧分配，降損耗，穩(wěn)高產，促增效”的作物專用肥配施氮素增效劑合理基追比的關鍵技術，實現(xiàn)了新技術的創(chuàng)新。

    本成果詮釋了3類氮素增效劑可以提高作物產量，提高氮肥效率，減少氮素損失。創(chuàng)建了“行間有機，近根無機，有機無機搭配，種肥異位同播，降氮增效，減損降耗”的有機無機施肥精播一體化關鍵技術，作物平均增產6%以上，減少氮肥用量20%以上。目前糧田生產中很少使用有機肥，如果施用有機肥，一般是用人工撒施地面，旋耕機耕翻，然后進行玉米播種，用工較多，撒施不均勻，肥料浪費和向環(huán)境損失較多。創(chuàng)新了“氮素上層控釋，磷鉀下層深施，肥種時空適配，縮氮減損提效”的玉米兩肥分層異位精播一體化關鍵技術。作物平均增產10%左右，減少氮肥用量20%以上，氮肥利用率可提高到50%以上。而目前高產地塊氮肥利用率在15%-20%，玉米播種最先進的技術是深松全層施肥技術，可以減少肥料用量10%左右，氮肥利用率在35%-40%。此成果歷時6年，田間試驗均進行1個輪作季以上，肥料-施用技術一體化集成技術難以獲取。

    研發(fā)出的玉米底肥專用復混肥配方16-12-15和小麥底肥專用復混肥配方18-16-10由江蘇省好徠斯肥業(yè)有限公司登記并進行生產銷售5萬噸，獲得新增利潤100萬元；有機無機精播施肥機和玉米兩肥分層異位精播由河北圣和農業(yè)機械有限公司生產120余臺，獲得200萬元的新增利潤。 減氮配施1.1‰吡啶、5.0% DCD和有機物質可減少氮肥用量20%以上，提高輪作系統(tǒng)小麥和玉米作物產量、增加農民收入，節(jié)約生產成本每畝200-300元，肥料利用率提高10個百分點以上。有機無機施肥精播一體化關鍵技術和玉米兩肥分層異位精播實現(xiàn)了省工省時，減少勞動力，提高肥料利用率，減少氮肥向大氣中的揮發(fā)損失和向土壤深層的淋溶損失，同時培肥地力，可以實現(xiàn)良好的農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

    本技術成果涉及植物營養(yǎng)學、肥料學、環(huán)境科學、土壤學、栽培學、農業(yè)機械化、農藝學等專業(yè)領域。實現(xiàn)了新方法、新產品和新技術的創(chuàng)新，研發(fā)了相關實驗裝置如麥田收集溫室氣體裝置、土柱淋溶裝置、有機無機施肥精播機、玉米兩肥分層異位精播機。明確了河北主要小麥/玉米輪作區(qū)的土壤氮磷鉀等主要養(yǎng)分供應現(xiàn)狀和2種作物養(yǎng)分吸收數量和吸收比例，研發(fā)了小麥和玉米底肥專用配方肥新品種2類；構建了3項減氮降損增產提效措施，即“行間有機，近根無機，有機無機搭配，種肥異位同播，降氮增效，減損降耗的有機無機施肥精播一體化關鍵技術”、“氮素上層控釋，磷鉀下層深施，肥種時空適配，縮氮減損提效的玉米兩肥分層異位精播一體化關鍵技術”、“控總氮，巧分配，降損耗，穩(wěn)高產，促增效”的作物專用肥配施氮素增效劑合理基追比的關鍵技術”；詮釋了各項措施的綜合作用效應；揭示了生產系統(tǒng)中溫室氣體排放規(guī)律和土壤氮素時空分布規(guī)律，創(chuàng)新了減氮降損增產提效關鍵技術體系。發(fā)展了平衡施肥的理論與技術，并將農機-農藝-農資相融合實現(xiàn)一體化，該技術儲備雄厚，持續(xù)創(chuàng)新能力強，市場競爭力優(yōu)勢突顯。

    解決小麥和玉米生產中減氮增效問題的關鍵技術是明確氮肥品種、施肥時期、施用量和施用技術。本成果涉及植物營養(yǎng)學、肥料學、環(huán)境科學、土壤學、栽培學、農業(yè)機械化、農藝學等專業(yè)領域。實現(xiàn)了新方法、新產品和新技術的創(chuàng)新，研發(fā)了相關實驗裝置如麥田收集溫室氣體裝置、土柱淋溶裝置，明確了溫室氣體排放和土壤養(yǎng)分運移規(guī)律；研發(fā)出玉米底肥專用復混肥配方16-12-15和小麥底肥專用復混肥配方18-16-10，同時，揭示了減氮配施1.1‰吡啶、5% DCD和有機物質可提高輪作系統(tǒng)作物產量10%-20%，平均增收1900元/hm2，實現(xiàn)了氮肥品種的創(chuàng)新和區(qū)域化；研制了有機無機一體化施肥精播機、兩肥異位分層施肥器，將研發(fā)的專用肥和增效氮肥與之配套，創(chuàng)建“行間有機，近根無機，有機無機搭配，種肥異位同播，降氮增效，減損降耗”的有機無機施肥精播一體化關鍵技術，創(chuàng)新了“氮素上層控釋，磷鉀下層深施，肥種時空適配，縮氮減損提效”的玉米兩肥分層異位精播一體化關鍵技術，集成了“控總氮，巧分配，降損耗，穩(wěn)高產，促增效”的作物專用肥配施氮素增效劑合理基追比的關鍵技術，實現(xiàn)了氮肥合理施肥時期、施用量和施用技術的創(chuàng)新。

    該技術成果研發(fā)出了一種收集溫室氣體裝置、一種土柱淋溶裝置，這兩套裝置可以用于高等學校和科研單位等從事科學研究，收集溫室氣體和進行氨揮發(fā)的測定，目前已經用了近600套；研制了2類小麥和玉米專用肥配方，針對區(qū)域土壤供肥特點和作物需求特點定制，并與江蘇省好徠斯肥業(yè)有限公司聯(lián)合進行生產、登記和銷售應用，目前銷售5萬噸左右；創(chuàng)建了有機無機一體化施肥精播部件和整機、兩肥異位分層施肥器和整機，與河北圣和農業(yè)機械有限公司結合農資農藝措施進行田間實施，新型農機由農業(yè)機械有限公司進行生產和銷售推廣，農機推廣120于臺套，推廣應用80余萬畝作物；以上技術成熟度高，市場競爭優(yōu)勢明顯，市場占有率、利潤率均會隨著科學技術的推廣面積擴大而不斷上升。

    河北農業(yè)大學、中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所兩個產品研發(fā)部門能夠與江蘇省好徠斯肥業(yè)有限公司、河北圣和農業(yè)機械有限公司協(xié)作，共同研發(fā)使肥料產品和農機實用，相關生產企業(yè)也能夠與肥料和農機銷售部門以及農村的農業(yè)機械化、農業(yè)技術人員溝通。項目組積極借助項目支撐，多渠道籌集資金，補助一些技術實施環(huán)節(jié)，將創(chuàng)新技術進行示范和輻射，帶動周邊農民放心使用創(chuàng)新技術，去掉成本思慮。在技術田間實施時，生產部門和銷售部門與購買的農戶或者農業(yè)種植合作社溝通，親臨田間指導使用和作業(yè)情況，及時發(fā)現(xiàn)產品的施用過程是否到位，如果發(fā)現(xiàn)新的問題會及時解決，同時改進機件或者調整產品，保證產品技術性能夠充分發(fā)揮其作用。供應商也可以緩解用戶購買產品的資金問題，可以分期付款，也可以嘗試作業(yè)性能效果后再支付貨款。

    該技術成果研發(fā)出了一種收集溫室氣體裝置、一種土柱淋溶裝置，這兩套裝置可以用于高等學校和科研單位等從事科學研究，但目前只限于河北農業(yè)大學、中國農科院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所項目2個完成單位得課題組和其他課題組應用；研制了2類小麥和玉米專用肥配方，針對區(qū)域土壤供肥特點和作物需求特點定制品種尚少，需進一步研發(fā)新品種，擴大推廣應用面積；創(chuàng)建的有機無機一體化施肥精播機部件和整機、兩肥異位分層施肥器和整機，結合農資農藝措施目前只在河北省冬小麥和夏玉米種植區(qū)進行推廣應用，需要銷售到全國小麥和玉米種植區(qū)進行大面積應用。同時，如果在其他省需要有典型試用客戶進行示范和宣傳，這樣有助于技術的大面積示范和推廣應用。

    

    

    

該成果針對河北小麥/玉米輪作施氮過量、利用率低、經濟效益差、環(huán)境風險高等問題，分析了種植區(qū)土壤主要養(yǎng)分狀況，明確了小麥/玉米養(yǎng)分吸收利用特征，研制了小麥玉米專用配方肥，構建了小麥/玉米輪作減氮增效關鍵技術。主要創(chuàng)新如下：
1.揭示了河北小麥/玉米輪作系統(tǒng)土壤是N2O和CO2的排放源、CH4的弱吸收匯，并受施肥、水分和溫度影響；添加DCD、吡啶、腐殖酸等有機物質均可減排溫室氣體。
2.探明了保證小麥高產的0-20 cm土層堿解氮、有效磷、速效鉀臨界值分別為86、18和114 mg/kg，確定了冬小麥、夏玉米氮磷鉀養(yǎng)分的需求配比，研制了專用配方肥。
3.揭示了減氮配施1.1‰吡啶、5%DCD和腐殖酸等有機物質可提高作物產量，創(chuàng)建了專用肥配施氮素增效劑、有機無機施肥精播、玉米分層異位施肥精播等3種農機-農藝-農資結合的一體化施肥關鍵技術，可增產10%以上，減施氮肥20%以上，氮肥利用率提高10個百分點以上，降低N2O排放20%以上、CO2排放15%以上。
該成果經示范應用，經濟、社會和生態(tài)效益顯著，成果轉化成熟度達到回報級，整體達到同類研究的國際先進水平。建議：進一步跟蹤連續(xù)減施氮肥對產量的影響。