DB37_T 4483—2021小麦-玉米周年养分资源综合管理规范.pdf

ICS 65.020 CCS B 01 37 山东省地方标准 DB 37/T 44832021 小麦-玉米周年养分资源综合管理规范 Guidelines for integrated nutrient resources management in a wheat-maize double cropping system 2021-12-29 发布 2022-01-29 实施 山东省市场监督管理局 发 布 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由山东省农业农村厅提出并组织实施。本文件由山东省农业标准化技术委员会种植业标准化分技术委员会归口。小麦-玉米周年养分资源综合管理规范 1 范围 本文件规定了小麦-玉米周年养分资源综合管理所采用的施肥限量原则、肥料用量、肥料种类、施用时期及方法等施肥技术要求。本文件适用于小麦-玉米周年养分资源综合管理的黄淮海一年两熟区。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 23348 缓释肥料 HG/T 4215 控释肥料 NY/T 496 肥料合理使用准则 通则 NY/T 1112 配方肥料 NY/T 2911 测土配方施肥技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 土壤肥力分级 soil fertility classification 不施肥区产量与推荐施肥区产量的比值作为评价农田土壤肥力状况分级依据。4 肥料限量原则及方法 氮肥限量原则与方法 4.1 4.1.1 氮肥限量原则 基于黄淮海6569个冬小麦-夏玉米田间试验数据，运用生命周期评价方法（LCA,Life cycle assessment）定量黄淮海冬小麦-夏玉米生产过程中不同氮肥用量下的经济效益及生态成本；进一步结合区域推荐施氮方法，定量氮肥施用限量，以满足最小施氮量实现最大生态效益，即最大经济收益法（MRTN，Maximum Return to N approach）。对试验点不同施肥水平下的生态效益进行评价，并建立区域施肥用量与生态效益之间的函数关系，据此确定最大生态效益下的施肥用量为氮肥推荐用量。4.1.2 氮肥限量方法 氮肥限量指综合考虑产量效益、氮肥成本和各种途径氮素损失带来的环境成本与人类健康成本。运用MRTN法，计算施氮量与生态效益的曲线方程的一阶导数，当一阶导数等于0时，即生态边际效益等于边际成本，施氮量即为氮肥限量（图1），氮肥限量按照下列公式计算：=2+(1)=2 (2)式中：Bs 生态效益，单位为/hm2；By 产量效益，单位为/hm2，由作物籽粒产量乘以对应价格获得；N 施氮量，单位为kg N/hm2；Ecost各途径活性氮（Nr）损失相关的生态成本（/hm2）；包括氮肥成本（Ncost）、各种途径活性氮损失评价包括氨（NH3）挥发，氧化亚氮（N2O）排放和硝态氮（NO3-N）淋洗损失。化肥施用过程中三种途径氮素损失根据氮素损失模型估算，按照附录A执行，每kg各种氮素损失造成的环境成本及人类健康成本估算按照表1和附录B执行；A 生态效益与施氮量曲线关系公式中的参数；B 生态效益与施氮量曲线关系公式中的参数；Nsor 生态优化施氮量，即氮肥限量，单位为kg N/hm2。表1 不同氮素损失造成的环境及人类健康的价值参数 损失途径 健康 富营养化 酸化 温室气体 总和/kg Nr/kg Nr/kg Nr/kg Nr/kg Nr 硝态氮淋洗 1.4 7.84 9.24 氨挥发 23.1 1.68 13.1 37.9 氧化亚氮 2.1 78.4 80.5 图1 协调产量、环境及人类健康的氮肥限量（生态优化施氮量）磷钾肥限量原则 4.2 为了将根层磷钾长期维持在一个适宜水平和发挥作物本身利用养分的生物学潜力，基于肥料长期定位试验根层养分监测结果，找出能将土壤有效磷和速效钾含量持续控制在适宜范围内的施磷和施钾量，以此作为施肥建议并在一定的时空范围内保持用量的相对稳定，结合养分收支平衡，提出“提高”、“维持”或“控制”的管理策略及对应的施肥推荐，构建了磷钾恒量监控的简化管理技术。对于土壤磷钾肥力，一般35年作为一个周期来进行监测。周年肥料统筹 4.3 4.3.1 周年肥料用量 氮肥施用兼顾产量、农民收益、环境保护及人类健康，黄淮海小麦-玉米养分资源综合管理农学、经济、环境效应评估按照附录C执行。磷钾肥施用应以统筹小麦-玉米周年养分需求和土壤肥能力、肥料养分供应平衡为原则。周年氮肥（N）用量为168 kg/hm2464 kg/hm2、磷肥（P2O5）用量为45 kg/hm2300 kg/hm2、钾肥（K2O）用量为30 kg/hm2225 kg/hm2。4.3.2 小麦季 4.3.2.1 氮肥限量 不同土壤肥力条件下，小麦氮肥限量按表2执行。当土壤肥力为高水平时，氮肥限量（N）为87 kg/hm2102 kg/hm2；当土壤肥力为中水平时，氮肥限量为102 kg/hm2166 kg/hm2；当土壤肥力为低水平时，氮肥限量为166 kg/hm2200 kg/hm2；当土壤肥力为极低水平时，氮肥限量为201 kg/hm2238 kg/hm2。建议每年对土壤肥力进行监测。表2 不同土壤肥力分级及冬小麦氮肥限量 肥力等级 相对产量 氮肥限量 kg/hm2 高 90%87102 中 70%90%102166 低 50%70%166200 极低 50%201238 注：土壤肥力等级根据不施氮区产量与推荐施氮区产量比值确定。不施氮区产量与推荐施氮区产量比值90%、70%90%、50%70%、50%分别代表土壤地力高、中、低、极低。4.3.2.2 磷肥限量 不同目标产量和土壤肥力水平条件下，冬小麦磷肥限量（P2O5）按表3执行。对于土壤Olsen-P含量变化，建议一般35年作为一个周期进行监测。表3 冬小麦土壤 Olsen-P 分级及对应磷肥用量 目标产量 kg/hm2 肥力等级 土壤 Olsen-P mg/kg 施磷量（P2O5）kg/hm2 环境阈值 mg/kg 4500 极低 7 105 51.0（如果土壤 Olsen-P 超过该值，易造成环境污染）低 714 85 中 1430 60 高 30 30 6000 极低 7 140 低 714 110 中 1430 80 高 30 40 7500 极低 7 160 低 714 130 中 1430 100 高 30 50 9000 极低 7 180 低 714 150 中 1430 120 高 3040 60 4.3.2.3 钾肥用量 不同目标产量和土壤肥力水平条件下，冬小麦钾肥用量按表4执行。对于土壤交换性钾含量变化，建议35年作为一个周期进行监测。表4 冬小麦土壤交换性钾分级及对应钾肥用量 目标产量 kg/hm2 肥力等级 土壤交换性钾 mg/kg 施钾量（K2O）kg/hm2 7 500 低 90 90 中 90120 60 高 120150 30 极高 150 15 7 500 低 90 120 中 90120 90 高 120150 60 极高 150 30 4.3.2.4 施肥种类 氮肥可选择尿素、硫酸铵、硝酸铵钙等，磷肥可选择磷酸一铵、磷酸二铵等，钾肥可选择硫酸钾、氯化钾。或选用二元或三元配方肥，肥料选择及施用要符合NY/T 1112和NY/T 2911的规定；或选用二元或三元缓/控释肥料，缓/控释肥料选择要符合GB/T 23348和HG/T 4215的规定。4.3.2.5 施肥时期及方式 氮肥通常以基肥和追肥2种形式施用，对于高土壤肥力地块，40%的氮肥作基肥，60%氮肥在拔节期追肥；对于中等土壤肥力地块，50%的氮肥作基肥，50%氮肥在起身期追肥；对于低土壤肥力地块，60%的氮肥作基肥，40%氮肥在返青期追肥。全部的磷肥、钾肥和锌肥作为基肥结合整地施于耕层0 cm20 cm土层。氮肥、磷肥、钾肥用量分别按表2表4执行，硫酸锌用量为30 kg/hm250 kg/hm2，建议每隔1年施用一次锌肥。肥料选择要符合NY/T 496的要求。4.3.3 玉米季 4.3.3.1 氮肥限量 不同土壤肥力条件下，玉米氮肥限量按表5执行。当土壤肥力为高水平时，氮肥限量（N）为81 kg/hm293 kg/hm2；当土壤肥力为中等水平时，氮肥限量为100 kg/hm2151 kg/hm2；当土壤肥力为低水平时，氮肥限量为150 kg/hm2190 kg/hm2；当土壤肥力为极低水平时，氮肥限量为192 kg/hm2226 kg/hm2。表5 不同土壤肥力分级及玉米氮肥限量 肥力等级 相对产量 氮肥限量 kg/hm2 高 90%8193 中 70%90%100151 低 50%70%150190 极低 50%192226 4.3.3.2 磷肥限量 不同目标产量和土壤肥力水平条件下，夏玉米磷肥限量按表6执行。对于土壤Olsen-P含量变化，建议一般35年作为一个周期进行监测。表6 夏玉米土壤 Olsen-P 分级及对应磷肥用量 目标产量 kg/hm2 肥力等级 土壤 Olsen-P mg/kg 施磷量（P2O5）kg/hm2 环境阈值 mg/kg 6 000 极低 7 60 51.0（如果土壤 Olsen-P 超过该值，易造成环境污染）低 714 40 中 1430 30 高 30 15 7500 极低 7 80 低 714 60 中 1430 40 高 30 20 9 000 极低 7 100 低 714 75 中 1430 50 高 30 25 表 6 夏玉米土壤 Olsen-P 分级及对应磷肥用量（续）目标产量 kg/hm2 肥力等级 土壤 Olsen-P mg/kg 施磷量（P2O5）kg/hm2 环境阈值 mg/kg 10 500 极低 7 120 51.0（如果土壤 Olsen-P 超过该值，易造成环境污染）低 714 95 中 1430 70 高 30 35 4.3.3.3 钾肥用量 不同目标产量和土壤肥力水平条件下，夏玉米钾肥用量按表7执行。对于土壤交换性钾含量变化，建议一般35年作为一个周期进行监测。表7 夏玉米土壤交换性钾分级及对应钾肥用量 目标产量 kg/hm2 肥力等级 土壤交换性钾含量 mg/kg 施钾量（K2O）kg/hm2 9 000 低 90 75 中 90120 60 高 120150 30 极高 150 15 9 000 低 90 105 中 90120 75 高 120150 45 极高 150 30 4.3.3.4 施肥种类 肥料种类选择见4.3.2.4 施肥种类。4.3.3.5 施肥时期及方式 氮肥通常以基肥和追肥2种形式施用，其中30%40%的氮肥、全部的磷肥、钾肥和锌肥作基肥施用，60%70%的氮肥在玉米大喇叭口期（叶龄指数55%60%，第1112片叶展开）追施。普通化肥可采用侧深施施肥法，施肥深度、肥料与植株水平距离均10 cm，或水肥一体化施入。玉米专用缓控释肥料或稳定性肥料可种肥同播一次性集中施入，种肥分离，种子与肥料水平、垂直距离为8 cm10 cm，后期不再追肥。氮、磷和钾肥施用量分别按表5表7执行。硫酸锌用量为30 kg/hm250 kg/hm2，建议每隔1年施用一次锌肥，肥料选择要符合NY/T 496的要求。A A 附录A （规范性）作物氮素损失模型估算 氮肥使作物大幅增产，然而过量的氮肥则损失到环境中，如氧化亚氮（N2O）排放、氨（NH3）挥发及硝态氮（NO3-N）淋洗，造成诸多环境问题，威胁人类健康。通过文献收集，运用meta分析方法构建了黄淮海玉米/小麦活性氮损失经验模型，结合氮肥用量估算活性氮损失。图A.1 黄淮海玉米/小麦活性氮损失模型 B B 附录B （规范性）生态成本估算 生态成本包括氮肥成本、环境成本和人类健康成本，其中氮肥成本按公式（B.1）计算：=(B.1)式中：Ncost 氮肥成本，单位为/hm2；N 施氮量，单位为kg N/hm2；Nprice 氮肥价格，单位为/kg。生态成本指除氮肥成本外，还包括N2O排放导致温室气体排放的环境代价；NH3挥发和NO3-N淋洗导致的水体富营养化代价；NH3挥发导致的土壤酸化代价，按照公式（B.2B.6）计算：=+(B.2)=78.4 2+1.4 (B.3)=7.84 3+1.68 3+0.0126 (B.4)h=2.1 2+1.4 3+23.1 3 (B.5)式中：Ecost 生态成本，单位为/hm2；Cgw N2O排放导致温室气体排放的环境代价，单位为/hm2；78.4 每 kg N2O排放导致温室气体排放的代价成本，单位为/kg；1.4 每生产1 kg氮肥产生的温室气体的成本，单位为/kg；Ceu NO3-N和NH3损失导致的水体富营养化代价成本，单位为/hm2；7.84 每kg NO3-N的水体富营养化代价成本，单位为/kg；1.68 每kg NH3 的水体富营养化代价成本，单位为/kg；0.0126 每生产1 kg氮肥造成的水体富营养化代价成本；单位为/kg；Cacid NH3损失导致的土壤酸化代价成本，单位为/hm2；13.1 每kg NH3造成的土壤酸化代价成本，单位为/kg；1.47 每生产1 kg氮肥造成的土壤酸化代价成本，单位为/kg；Chel 人类健康成本，单位为/hm2；2.1 每kg N2O排放造成的人体健康成本，单位为/kg；1.4 每kg NO3-N淋洗造成的人体健康成本，单位为/kg；23.1 每kg NH3损失造成的人体健康成本，单位为/kg。C C 附录C （规范性）经济优化施氮量估算 经济优化施氮量按照公式（C.1C.2）计算：=2+(C.1)=2 (C.2)式中：Be 经济效益，单位为/hm2；By 产量效益，单位为/hm2，由作物籽粒产量乘以对应价格获得；N 施氮量，单位为kg N/hm2；Ncost 氮肥成本，单位为/hm2；C 经济效益与施氮量曲线关系公式中的参数；D 经济效益与施氮量曲线关系公式中的参数；Neor 经济优化施氮量，即氮肥限量，单位为kg N/hm2。基于6569个田间试验数据，黄淮海小麦、玉米的经济优化施氮量（Neor）分别为203 kg N/hm2和199 kg N/hm2。与经济优化施氮量相比，黄淮海小麦、玉米生态优化施氮量的氮肥用量分别显著降低17.7%和23.6%，而产量没有显著下降；生态优化施氮量的氮肥偏生产力分别显著提高21.1%和40.9%；小麦和玉米总氮损失分别减少21.0%和26.0%，生态成本显著降低16.7%和24.2%，生态净收益增加了2.6%17.8%（表 C.1）。表C.1 黄淮海小麦和玉米经济优化施氮量、生态优化施氮量处理下的产量、氮效率、氮损失、生态成本、生态净收益 作物 项目 施氮量 产量 氮效率 氮损失 生态成本 生态净效益 kg/hm2 t/hm2 kg/kg kg/hm2/hm2/hm2 小麦 经济优化施氮量 203 7.07 36.7 37.7 1134 3234(n=3766)生态优化施氮量 167 6.95 44.5 29.8 945 3318 玉米 经济优化施氮量 199 8.21 44.2 67.4 1911 1568 (n=2803)生态优化施氮量 152 8.01 62.3 49.9 1449 1848