探索在印度西北部初始土壤条件下，通过马铃薯-饲料玉米-玉米轮作系统中最佳的综合养分管理组合，以改善农艺参数、生产力及养分吸收效果

《Journal of Agriculture and Food Research》：EXPLORING OPTIMAL INTEGRATED NUTRIENT MANAGEMENT COMBINATIONS IN POTATO-FODDER MAIZE-MAIZE ROTATION TO IMPROVE AGRONOMIC PARAMETERS, PRODUCTIVITY AND NUTRIENT UPTAKES UNDER INCEPTISOLS OF NORTH-WESTERN, INDIA

本研究在西北印度亚热带地区开展田间试验，评估集成营养管理（INM）策略对马铃薯-饲料玉米-玉米轮作系统的 agronomic performance、system productivity及经济效益的影响。结果表明，优化INM策略（NM8）通过平衡有机与无机养分供给，结合微生物接种剂和 cowpea 秸秆还田，使系统生产力提高55.91%，经济效益（BC比1.44-1.48）与全推荐剂量（NM11/NM12）相当，但减少25-50%化学氮肥输入，验证了INM在可持续农业中的有效性。

　　
本研究聚焦于旁遮普邦农业大学（PAU）在拉贾斯坦邦西北部亚热带地区开展的一项为期两年的田间试验，旨在评估整合营养管理（INM）策略对土豆-青贮玉米-玉米轮作系统的影响。通过对比14种不同的营养管理方案，研究团队揭示了有机无机结合、微生物协同及秸秆循环利用对提升系统生产力与经济效益的关键作用，并提出了优化后的INM推荐方案。

### 一、研究背景与意义
在印度恒河平原（IGP）地区，传统的水稻-小麦轮作体系因过度依赖化肥导致土壤退化、地下水枯竭及温室气体排放等问题。尽管玉米在近年来被引入作为多样化作物，但其高养分消耗特性加剧了土壤养分耗竭。研究团队通过构建土豆-青贮玉米-玉米的三年轮作系统，探索如何通过INM平衡养分供给，既维持高产又减少化学肥料依赖。

### 二、核心研究方法
实验采用随机完全区组设计（RCBD），设置14种INM处理（NM1-NM14），涵盖不同比例的粪肥（FYM）、化肥（CF）、微生物菌剂（PSB/ consortia）及秸秆回田策略。关键管理措施包括：
1. **粪肥与化肥协同**：以推荐剂量（RD）的75%-100%粪肥搭配化学氮肥，优化养分释放时序
2. **微生物接种**：在青贮玉米和玉米生育期分别引入含解磷菌（Bacillus）、固氮菌（Azotobacter）和促生菌（Pseudomonas）的复合菌剂
3. **秸秆循环利用**：通过保留牛眼豆（Vigna unguiculata）秸秆作为覆盖物，补充土壤有机质与氮素

### 三、主要研究发现
#### （一）产量表现
1. **单作作物突破**：
- 土豆（Kufri Pukhraj品种）：NM8处理实现303 kg/ha的鲜薯产量，较传统全剂量处理（NM11/NM12）差异不显著（P>0.05），但化肥用量减少25%
- 青贮玉米（J-1007品种）：干物质产量达10044 kg/ha，较对照（NM14）增产108%
- 玉米（PMH-13品种）：籽粒产量56.45 kg/ha，较传统模式提升19%

2. **系统生产力提升**：
- INM处理（NM8/NM11/NM12）的系统生产力达269.43 kg/ha，较对照（NM14）提升55.91%
- 轮作体系整体BC比达1.44-1.48，总净收益达30.23万元/公顷，较传统模式增加2.1倍

#### （二）养分管理机制
1. **养分协同效应**：
- 粪肥（18% N）与化肥（速效氮源）形成养分互补，前茬作物残体提供缓释氮源
- 微生物菌剂使土壤有效磷含量提升17%-22%，促进磷的有效化

2. **关键技术突破**：
- **时空匹配**：化学氮肥在苗期快速供氮，粪肥在生殖期持续释放养分
- **微生物增效**：PSB菌剂使磷利用率提高30%，固氮菌增强氮素循环
- **秸秆功能化**：牛眼豆秸秆覆盖使土壤含水量稳定在85%-90%，减少水分蒸发23%

#### （三）经济效益分析
1. **成本结构优化**：
- NM8处理总成本（COC）较全剂量处理降低18.7%，主要节省化学氮肥费用
- 通过粪肥替代30%-50%化学氮肥，每公顷节省成本约2.3万卢比

2. **收益提升路径**：
- 土豆BC比达1.44（传统为0.77），主要因青贮玉米产量提升带动后续玉米收益
- 系统总净收益达30.23万元/公顷，较对照增加2.1倍，其中秸秆循环贡献约35%的经济效益

### 四、技术创新与推广价值
1. **INM优化模型**：
- 开发基于多元回归分析的优化算法，精准匹配各生育期养分需求
- 玉米期推荐方案：FYM 11.25 t/ha + 化学氮93.8 kg/ha + 秸秆覆盖，较传统方案减少氮肥用量25%

2. **生态经济效益**：
- 系统氮素循环效率提升42%，磷素保持率提高至78%
- 减少化学氮肥使用量（从187 kg/ha降至93.8 kg/ha），降低面源污染风险

3. **技术适应性**：
- 适用于年降水量500-750 mm的亚热带气候区
- 菌剂与秸秆管理技术可复制性强，已在拉贾斯坦邦10个试验站验证

### 五、政策与实践建议
1. **技术指南**：
- 建立"推荐剂量×0.75"的粪肥基础标准
- 推广"菌剂+秸秆"复合技术包，建议成本占比提升至30%

2. **政策支持**：
- 建议将INM纳入国家可持续农业补贴计划
- 开发区域性养分智能配比系统（Nutrient Smart System）

3. **农民培训**：
- 需重点培训粪肥质量评估（碳氮比控制）、菌剂功能特性及秸秆处理时机
- 推广"套餐式"服务（FYM 75% + 化肥100% + 菌剂+秸秆），简化田间操作

### 六、研究局限与展望
1. **数据时效性**：
- 研究仅覆盖2021-2023两年，需延长至5年以上验证长期效应

2. **区域扩展性**：
- 需在恒河平原西北部以外的同类生态区（如中央邦）开展试验验证

3. **技术集成度**：
- 当前未考虑作物-微生物互作网络，未来可结合代谢组学深入解析

4. **市场机制**：
- 需建立青贮玉米、有机肥等产品的区域性价格保险机制

该研究为发展资源节约型农业提供了科学范式，其INM优化模型已获得印度农业部的技术认证，计划在恒河平原推广3个百万亩示范区。特别在应对气候变化背景下，该模式通过减少化肥投入（降幅达25%-50%）和提升碳封存能力（每公顷年固碳量达0.8吨），为实现"双碳"目标提供了可复制的解决方案。