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    為了探討作物精細(xì)化管理中養(yǎng)分管理問題，簡要的介紹了國際植物營養(yǎng)研究所（IPNI）近年來創(chuàng)新的“4R”養(yǎng)分管理概念及其科學(xué)原理。作為國際植物營養(yǎng)研究所（IPNI）養(yǎng)分管理策略的核心之一，旨在保障持續(xù)的糧食生產(chǎn)力，兼顧養(yǎng)分管理和施肥的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，是被普遍采用的肥料最佳養(yǎng)分管理的新方法。

    我國總體上處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過渡階段，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢，仍然沒有跳出小規(guī)模、低水平、傳統(tǒng)粗放的生產(chǎn)方式。尤其是近20年，由于不合理的使用化肥，化肥的有效利用率始終滯緩在30%~35%左右，其余均以不同途徑分散于各環(huán)境介質(zhì)中，成為農(nóng)業(yè)面臨污染的主要來源。因此，有效發(fā)揮化肥對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要作用，通過合理施肥等措施，減少或防止化肥施用中對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境可能帶來的污染，在當(dāng)前中國農(nóng)業(yè)發(fā)展新階段就顯得尤為重要。

    1、“4R”養(yǎng)分管理的概念

    4R養(yǎng)分管理即選擇正確的肥料品種(Right source)、采用正確的肥料用量(Right rate)、在正確的施肥時(shí)間(Right time) 、施用在正確的位置(Right place)，4個(gè)“正確”的英文“Right”第一個(gè)字母均為“R”，故簡稱為4R。

    4R養(yǎng)分管理涵蓋了所有與養(yǎng)分管理相關(guān)的科學(xué)原理，實(shí)際生產(chǎn)中，具體的植物養(yǎng)分管理措施取決于農(nóng)戶的目標(biāo)、擁有的資源、種植制度、土壤條件、氣候條件以及影響?zhàn)B分管理措施的其他因素。

    4R養(yǎng)分管理策略廣泛應(yīng)用于世界各地小型企業(yè)到大型商業(yè)農(nóng)場及種植園的各種作物體系上，是農(nóng)戶及相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)人員、推廣專家、研究人員、監(jiān)督管理者以及作物養(yǎng)分管理人員的實(shí)用工具。

    2、“4R”養(yǎng)分管理的基本原理

    作物生產(chǎn)體系非常復(fù)雜，所以對(duì)于養(yǎng)分施用的管理者需要明白其背后的基本科學(xué)原理并測定施肥對(duì)作物系統(tǒng)中性能指標(biāo)的影響，這對(duì)不斷優(yōu)化管理措施非常重要。農(nóng)作物的“4R”養(yǎng)分管理涉及多個(gè)學(xué)科及科學(xué)原理，其組成部分中肥料品種、用量、時(shí)間和位置等每一部分都有自己相應(yīng)的科學(xué)理論作為依據(jù)。

    從學(xué)科來看，主要涉及土壤學(xué)、植物營養(yǎng)學(xué)、植物生理學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)等；從作物養(yǎng)分管理的科學(xué)原理來看，主要涉及植物礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說、土壤養(yǎng)分歸還學(xué)說、營養(yǎng)元素不可替代律、最小養(yǎng)分律、肥料報(bào)酬遞減律、營養(yǎng)因子綜合律等。雖然各地區(qū)因其土壤、作物、氣候、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r而異，但這些科學(xué)原理是全球通用的。

    對(duì) 4個(gè)“R”的重視程度要均衡，避免強(qiáng)調(diào)一項(xiàng)而忽視其他措施。其中肥料用量最容易被過分重視，因?yàn)槠浜唵尾⒅苯雨P(guān)系到施肥成本，而肥料種類、施肥時(shí)期和施肥位置卻常常被忽視，因此在這3個(gè)方面往往有更多改善和提高的機(jī)會(huì)。

    不僅4個(gè)“R”中的各因素互相聯(lián)系，它們與植物、土壤、氣候和管理這些周圍環(huán)境因素之間也相互關(guān)聯(lián)。即使是養(yǎng)分充足的肥沃土壤，在排水不良、干旱、病蟲害和其他因素的限制下作物仍然難以高產(chǎn)，因此，必須對(duì)其他影響因素有更深入的了解。

    3、影響“4R”養(yǎng)分管理的主要因素

    農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中許多因素都會(huì)影響生產(chǎn)者對(duì)不同的作 物養(yǎng)分管理策略做出選擇，這些因素通常包括作物因素、土壤因素、種植者因素、養(yǎng)分投入因素、水質(zhì)因素、氣候因素、技術(shù)水平因素和經(jīng)濟(jì)因素等。

    3.1 影響“正確的肥料品種”選擇的因素

    在選擇“正確的肥料品種”時(shí)，除必須考慮施肥量、施肥時(shí)期和施肥位置外，還要注意：

    （1）提供作物可吸收利用的有效態(tài)養(yǎng)分，或在土壤中能及時(shí)轉(zhuǎn)化成作物可以吸收利用的有效態(tài)養(yǎng)分。

    （2）使用與土壤理化性質(zhì)相匹配的肥料。例如淹水土壤中施用硝酸鹽類肥料，在pH高的土壤上表施尿素等。

    （3）注意不同營養(yǎng)元素和肥料種類間的協(xié)同效應(yīng)。例如磷和鋅之間的交互作用，有機(jī)與無機(jī)肥之間的配合施用等。

    （4）注意肥料的兼容性。例如不同肥料混合后容易吸潮，不同粒徑比重肥料混合后出現(xiàn)的分層現(xiàn)象等。

    （5）注意伴隨離子的影響，因?yàn)榻^大多數(shù)營養(yǎng)元素有一個(gè)對(duì)作物可能有益、無害或者有害的伴隨離子。例如一些磷肥品種中含有對(duì)植物有效的鈣和硫以及少量鎂和微量元素；氯化鉀中鉀的伴隨離子氯對(duì)玉米有益，但對(duì)煙草和一些水果的品質(zhì)有害。

    （6）控制非必需營養(yǎng)元素的影響。例如，一些天然磷礦石中含有少量非必需營養(yǎng)元素，這些元素的量應(yīng)控制在允許的臨界值范圍內(nèi)。

    3.2  影響“正確的施肥量”選擇的因素

    在確定“正確的施肥量”時(shí)，除必須考慮肥料品種、施肥時(shí)期和施肥位置外，還要注意：

    （1）評(píng)估作物對(duì)養(yǎng)分的需求。正確估計(jì)作物對(duì)各種養(yǎng)分的需求總量對(duì)達(dá)成目標(biāo)產(chǎn)量具有關(guān)鍵作用。

    （2）評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況。評(píng)價(jià)方法包括土壤與植物分析、田間缺素試驗(yàn)等。研究結(jié)果表明，在施肥前先對(duì)土壤中特定的有效養(yǎng)分含量進(jìn)行分析測定，是確定肥料施用量的有效方法。

    （3）評(píng)價(jià)所有的養(yǎng)分來源。評(píng)價(jià)對(duì)象包括各種農(nóng)家肥、作物秸稈、大氣沉降、灌溉水和化肥中的養(yǎng)分總量及其植物有效性。

    （4）預(yù)測肥料利用率。

    （5）考慮對(duì)土壤肥力資源的影響，保持土壤養(yǎng)分平衡。如果作物栽培系統(tǒng)中養(yǎng)分的移走量超過投入量，從長遠(yuǎn)看土壤肥力將會(huì)下降。

    （6）考慮肥料使用的經(jīng)濟(jì)效益。

    3.3 影響“正確的施肥時(shí)期”選擇的因素

    在確定“正確的施肥時(shí)期”時(shí)，除必須考慮肥料品種、肥料用量和施肥位置外，還要注意：

    （1）確定不同時(shí)期作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分供應(yīng)與作物養(yǎng)分需求同步。

    （2）明確土壤養(yǎng)分供應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化。盡管土壤礦物分解和有機(jī)質(zhì)礦化后可以為作物提供大量養(yǎng)分，但現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中僅靠這些土壤本底養(yǎng) 分還遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)季作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的需要，如果作物吸收養(yǎng)分的速率超過土壤養(yǎng)分釋放速率，就需要靠施肥來補(bǔ)充，否則就會(huì)引起缺素，導(dǎo)致減產(chǎn)。

    （3）了解土壤養(yǎng)分損失的動(dòng)態(tài)變化。

    （4）考慮施肥與其他田間管理措施的配合。

    3.4 影響“正確的施肥位置”選擇的因素

    “正確的施肥位置”是指將養(yǎng)分施用在環(huán)境中的合適位置上，使作物易于吸收利用。選擇正確的施肥位置會(huì)受到許多因素影響，除必須考慮肥料種類、肥料用量和施肥時(shí)期外，還要注意：

    （1）考慮作物根系的分布狀況，肥料應(yīng)盡可能施用在作物根系的主要分布范圍內(nèi)，使作物根系易于吸收。當(dāng)然，作物的根系也是可塑的，肥料的使用方式和施用部位也會(huì)影響作物根系的分布。

    （2）考慮土壤的化學(xué)反應(yīng)，集中施用那些易被土壤固定吸附的養(yǎng)分（例如磷肥），或施用在靠近根系的較小范圍內(nèi)以提高其有效性。

    （3）與適宜的耕作制度相配合。例如，肥料施用在有秸稈覆蓋的表土下有利于土壤養(yǎng)分保蓄及保墑。

    （4）考慮土壤養(yǎng)分的空間變異情況。通過分析評(píng)估地塊內(nèi)和地塊間以及區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間的土壤肥力空間差異狀況，在不同尺度上進(jìn)行有針對(duì)性的精確施肥。

    4、“4R”養(yǎng)分管理對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響

    經(jīng)濟(jì)層面、社會(huì)層面和環(huán)境層面，這3個(gè)層面在評(píng)價(jià)任何一種養(yǎng)分管理方法是否“正確”時(shí)都必須考慮。“4R”養(yǎng)分管理在促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方面是一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)可行的措施，它對(duì)自然資源各部分的有益影響如改善作物生長、提高土壤健康質(zhì)量，降低環(huán)境污染和保護(hù)野生動(dòng)物等之間直接關(guān)聯(lián)。

    對(duì)于精細(xì)化管理，管理者需要制定整體目標(biāo)，選擇管理措施。為制定合理的目標(biāo)，需要了解植物養(yǎng)分管理如何影響作物生產(chǎn)系統(tǒng)。相關(guān)人員不僅包括農(nóng)場經(jīng)營者、技術(shù)顧問，還包括購買產(chǎn)品的客戶和與這個(gè)系統(tǒng)環(huán)境有關(guān)的人。

    植物的營養(yǎng)狀況是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一部分，必須因地因時(shí)而變，各項(xiàng)措施都會(huì)與植物－土壤－氣候系統(tǒng)相互作用，施肥的效應(yīng)隨上述因素的變化而變化。因此，今后作物養(yǎng)分狀況的管理需要更加精準(zhǔn)化、信息化。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展已經(jīng)為實(shí)施信息化的精確養(yǎng)分管理提供了有利條件。因此，如果人們能在充分實(shí)踐“4R”養(yǎng)分管理的基礎(chǔ)上根據(jù)不同區(qū)域 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件來不斷完善和提高各層面的管理水平，就一定能找到適合當(dāng)?shù)貤l件的最佳的管理措施，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。