摘要
河南省是中国小麦、玉米种植大省，分布范围广、环境差异大，但以往小麦、玉米配方施肥的研究多为单点试验，针对河南省整个范围内的肥料配方设计及配方施肥下节肥、增产、减排潜力的研究鲜有报道。本研究在原有生态区划分的基础上跟据近五年的气象数据将河南省分别划分为五个小麦生态区及五个玉米生态区，利用国家测土配方施肥项目2005至2013年布置在河南省的2132个3414田间试验数据（小麦试验1247个，玉米试验885个）、2826个三区示范试验（小麦试验1582个，玉米试验1244个）、及在河南省152县（市）采集的83.70万个土壤样品测试数据，并结合2017年《河南省统计年鉴》等资料，建立了河南省土壤养分丰缺指标，整理了河南省小麦、玉米的需肥特性，基于ArcGIS软件设计了河南省范围内的肥料配方并对应用配方肥的增产、节肥、减排等综合效应进行了分析，主要结论如下: 1.以相对产量80％、85％、90％、95％为划分标准将河南省土壤有效磷、速效钾划分为极低、低、中、高、极高五个水平，对应小麦有效磷、速效钾的划分标准分别为＞10mg/kg、10-15mg/kg、15-24mg/kg、24-37mg/kg、＞37mg/kg,＞80mg/kg、80-105mg/kg、105-140mg/kg、140-180mg/kg、＞180mg/kg;玉米有效磷、速效钾的划分标准分别为＞11mg/kg、11-16mg/kg、16-25mg/kg、25-38mg/kg、＞38mg/kg,＜70mg/kg、70-100mg/kg、100-130mg/kg、130-180mg/kg、＞180mg/kg。 2.河南省小麦、玉米百公斤经济产量的氮、磷、钾素需求量平均分别为2.63kg、0.43kg、2.13kg（小麦），2.29kg、0.36kg、1.98kg（玉米）。比较小麦、玉米不同产量水平下的百公斤经济产量需肥量发现，随着产量水平的提高，小麦、玉米的百公斤经济产量需氮、磷、钾量均呈现出逐渐下降的趋势。 3.根据“氮肥总量控制”、“磷肥恒量监控”、“钾肥分区肥效反应”的方法来确定各生态区的小麦、玉米推荐施肥量，小麦氮肥推荐用量有180kg/hm2、170kg/hm2、160kg/hm2、150kg/hm2四个水平;推荐施磷量有63kg/hm2、75kg/hm2、81kg/hm2、92kg/hm2、107kg/hm2五个水平，其中以推荐施磷量为81kg/hm2的区域面积最大;推荐施钾量有48kg/hm2、58kg/hm2、64kg/hm2、73kg/hm2，在施钾量的大小上整体呈现中间高、东西低的变化趋势。根据氮、磷、钾推荐用量，河南省小麦共设计了8个分次施肥配方、9个一次性施肥配方。在分次施肥配方中河南省中部、东部、西部的大部分区域的小麦施肥配方以15-19-11、16-17-12及17-16-12为主，在南部的信阳市以配方18-15-12为主。 4.用同样的方法为河南省玉米进行氮磷钾肥推荐，玉米平原少温区、水温协调区氮肥推荐用量为180kg/hm2，多雨高温区为190kg/hm2。推荐施磷量共有68kg/hm2、73kg/hm2、88kg/hm2、95kg/hm2、105kg/hm2五个水平，其中最小推荐施磷量（65kg/hm2）主要分布在南阳市的南部。在钾肥施用上共有63kg/hm2、71kg/hm2、78kg/hm2、83kg/hm2四个推荐用量。根据氮磷钾推荐用量最终确定9个玉米施肥配方，其中配方24-12-9、25-10-10、26-10-9主要分布在河南省东部的平原少温区及水温协调区。 5.河南省小麦生产中氮、磷、钾肥习惯施用量平均分别为198、121、50kg/hm2。与本研究设计的小麦施肥配方相比，河南省小麦生产平均可节约氮肥42kg/hm2，共总可以节氮23.10万吨、节磷8.88万吨，而钾肥需增施5.31万吨。配方施肥下小麦各区域的增产总量为960.5万吨，在经济效益及生态效益方面，配方施肥下河南省小麦生产中共节本增收253.22亿元，减少温室气体减排总量348.65×104t CO2eq。 6.玉米习惯施肥中氮、磷、钾肥施用量平均分别为232kg/hm2、62kg/hm2、47kg/hm2，应该配方施肥后，玉米节氮潜力平均为54kg/hm2，节氮总量为18.84万吨，而磷肥与钾肥均需提高施肥量，其中磷肥、钾肥的增施总量分别为3.81万吨、8.36万吨。玉米在配方施肥下的增产总量为456.6万吨，获得的经济收益总额为75.61亿元，其中由玉米增产而增加的收入为73.06亿元。在环境效益方面配方施肥下玉米种植中的温室气体减排总量为258.91×104t CO2eq。
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