经济上最优的玉米氮肥施用量是否也是环境上最优的呢？

《Soil Science Society of America Journal》：Is an economically optimal corn nitrogen rate also environmentally optimal?

本研究在美国中西部49个地点评估了氮肥应用率和时机对残留土壤硝酸盐（RSN）的影响。结果表明，分次施氮在EONR下的RSN（62 kg N ha?1）显著高于一次性施氮（42 kg N ha?1），但总氮吸收（Nup）和未回收氮（Unrecovered N）无显著差异。结论表明，基于氮-玉米价格比5.6的EONR可作为可持续氮肥标准，但需开发适应不同施氮时机的工具以平衡经济效益与环境损失。

　　农业中的氮肥施用一直是影响作物产量和环境质量的关键因素。氮肥的施用速率和时间对作物氮素利用效率以及氮素流失潜力有着深远的影响。本研究探讨了氮肥施用速率和时间对玉米（*Zea mays* L.）氮素利用和氮素流失的影响，重点分析了氮肥施用与经济最优氮素施用速率（EONR）之间的关系。通过分析美国中西部八个州的49个氮肥响应试验数据，研究揭示了氮肥施用方式对土壤残留硝酸盐（RSN）水平以及氮素流失风险的差异性影响。

在研究中，氮肥被分为两种施用方式：一种是全部在播种时施用，另一种是在播种时施用45千克/公顷，剩余部分在玉米生长至V9阶段施用。结果显示，当氮肥施用率达到EONR时，土壤残留硝酸盐在两种施用方式下的水平存在显著差异。在播种时施用氮肥的土壤残留硝酸盐为42千克/公顷，而分两次施用氮肥的土壤残留硝酸盐为62千克/公顷。然而，未被作物吸收的氮素在播种时施用的条件下更高，达到了46千克/公顷，而分两次施用则为21千克/公顷。这表明，播种时施用氮肥更容易在生长季初期发生氮素流失，而分两次施用则可能在生长季结束后更容易出现氮素残留。

研究发现，RSN在氮肥施用速率低于EONR时基本保持稳定。只有当氮肥施用速率超过EONR30千克/公顷时，RSN才显著增加。这一发现支持了将EONR作为氮肥施用的可持续性标准，以平衡经济收益与环境保护的需求。在氮肥价格与玉米价格比为5.6的情况下，EONR被认为是经济上最合理的氮肥施用标准。这一价格比在大多数美国玉米带的年份中被认为是一个合理的估算，而施用速率的调整则可以根据这一比值进行优化。

此外，研究还发现，氮肥施用时间的差异并不能解释氮素吸收的差异。因此，RSN和未被吸收的氮素（unrecovered N）的差异更多地与土壤特性、降水模式和田间管理有关。例如，在排水性较差的土壤中，氮素流失主要通过淋溶和反硝化作用发生，而在排水性良好的土壤中，氮素可能更容易在生长季结束后残留。这种差异说明，氮肥施用策略需要因地制宜，考虑土壤类型、气候条件以及田间排水系统的影响。

研究进一步分析了氮肥施用方式对氮素流失的长期影响。在分两次施用的情况下，尽管作物在生长季内吸收的氮素较少，但残留的氮素在生长季结束后可能更高，从而增加了后续季节的氮素流失风险。因此，分两次施用氮肥虽然在生长季内可能减少氮素流失，但其潜在的环境影响仍需通过其他管理措施加以控制，如覆盖作物的使用，以减少氮素残留对地下水和地表水的污染。

在实际应用中，氮肥施用时间的选择对于提高氮素利用效率和减少氮素损失至关重要。分两次施用氮肥的策略可以降低早期生长季的氮素流失风险，尤其是在生长季初期降水较多的条件下。然而，这种策略也可能导致生长季后期氮素残留增加，尤其是在降水减少或土壤排水条件较差的情况下。因此，氮肥施用时间的优化需要综合考虑作物生长阶段、土壤类型、降水模式以及田间排水系统的具体情况。

研究还强调了氮肥施用速率和时间对氮素利用和流失的复杂影响。例如，在一些土壤类型中，氮肥施用在播种时和生长季内并不会显著影响作物氮素吸收，但可能增加氮素残留的风险。而在另一些土壤类型中，氮肥施用在生长季内可能会导致更多的氮素流失，而残留的氮素则可能在生长季结束后对环境造成潜在影响。因此，氮肥施用策略应根据具体的土壤和气候条件进行调整，以实现最佳的经济收益和最小的环境影响。

总体而言，本研究提供了重要的信息，帮助农民和农业管理者更好地理解氮肥施用对作物产量和氮素流失的影响。通过将氮肥施用速率和时间与EONR进行对比，研究揭示了不同施用策略在不同环境条件下的适用性。这一结论对于制定更科学的氮肥管理措施具有重要意义，尤其是在当前全球对农业可持续性要求日益提高的背景下。研究还指出，氮肥施用工具需要进一步发展，以适应不同施用时间的管理需求，并确保在施用过程中既满足经济收益，又尽可能减少对环境的负面影响。

此外，研究还强调了氮肥施用过程中管理实践的重要性。氮肥的施用不仅受到土壤和气候条件的影响，还受到田间排水系统、土壤有机质含量以及种植方式等多方面因素的影响。因此，氮肥管理应综合考虑这些因素，以实现最佳的氮素利用效率和最小的环境风险。在一些土壤类型中，如排水性较差的土壤，避免在生长季初期施用氮肥可能是减少氮素流失的有效策略。而在其他土壤类型中，分两次施用氮肥可能有助于提高氮素利用效率，并减少对环境的长期影响。

综上所述，本研究为农业氮肥管理提供了重要的参考，特别是在如何平衡经济收益与环境保护方面。通过分析氮肥施用速率和时间对作物氮素利用和氮素流失的影响，研究强调了在不同环境条件下，氮肥施用策略的灵活性和适应性。这些发现对于指导农民在实际生产中合理施用氮肥，减少氮素流失，提高作物产量，以及促进农业可持续发展具有重要的实践意义。