在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?

氮肥施用优化与环境效应评估：49个美国中西部试验站研究表明，经济最优氮率（EONR）下分次施用（种植期+V9期）比全量种植期施用的残留土壤硝酸盐（RSN）高20 kg/ha，但总氮吸收量（Nup）无显著差异。分次施用因减少早期氮损失使RSN更高，而全量施用因季节性损失导致更多氮未被回收。EONR（氮粮比5.6）可作为兼顾经济效益与环保的氮肥标准，建议超过EONR 30 kg/ha时需警惕土壤硝酸盐累积风险。

　　氮肥的施用对玉米生产具有重要的经济和环境影响。在农业生产中，氮肥的施用量和时间一直是作物管理的重要考虑因素。然而，目前广泛采用的经济最优氮肥施用量（EONR）主要关注产量和收益，忽略了可能的环境影响。本文探讨了在玉米生产中，氮肥施用量和时间对作物氮素利用效率以及氮素损失潜力的影响，并通过评估土壤中残留的硝态氮（RSN）与EONR之间的关系，试图建立一个兼顾经济效益与环境保护的氮肥施用标准。

研究覆盖了美国中西部八个州的49个试验点，时间跨度为2014年至2016年。在这些试验中，氮肥以硝酸铵为来源，分别采用一次性在播种时施用，或在播种时施用45公斤/公顷，其余部分在玉米生长到V9阶段施用。研究发现，当氮肥施用量达到EONR时，一次性施用的土壤残留硝态氮（RSN）为42公斤/公顷，而分两次施用的RSN则为62公斤/公顷。尽管在EONR时，分两次施用的RSN更高，但总体的未回收氮素（即生长季结束后土壤中未被作物吸收的氮素）在一次性施用时却比分两次施用更高，分别为46公斤/公顷和21公斤/公顷。这一现象表明，一次性施用更容易在生长季早期造成氮素损失，而分两次施用则在生长季结束后更容易导致氮素残留，从而增加环境风险。

研究进一步发现，氮肥施用量超过EONR时，土壤中残留的硝态氮才显著增加。这说明在氮肥施用量达到EONR之前，即使施用过量，也不会导致明显的氮素损失。这一发现对于制定可持续的氮肥施用标准具有重要意义，因为它表明在合理范围内施用氮肥，既能保证作物的高产和高收益，又能减少氮素的损失。

从经济角度考虑，氮肥与玉米的比价为5.6美元/公斤氮：1美元/公斤玉米，这一比价被用于计算EONR。研究中还提到，当氮肥比价为0（即氮肥免费）时，EONR会比5.6的比价高出15公斤/公顷；当氮肥比价为2.8（即氮肥成本降低50%）时，EONR会比5.6的比价高出8.6公斤/公顷；而当氮肥比价为8.4（即氮肥成本增加50%）时，EONR则会比5.6的比价低7.9公斤/公顷。这些数据表明，氮肥的施用决策不仅受作物需求的影响，还受到市场价格波动和土壤条件的制约。

在土壤质地、排水条件和有机质含量等方面，研究还发现了一些显著的差异。例如，某些土壤类型在氮肥施用后，其RSN值相对较低，这可能与土壤的排水能力、有机质含量以及氮素的转化效率有关。研究还提到，氮肥的施用时间对氮素损失的影响也因土壤和气候条件而异。例如，在排水条件较差的土壤中，如果在生长季初期施用氮肥，可能会因雨水过多而导致氮素通过淋溶和反硝化作用流失。而在排水条件较好的土壤中，分两次施用氮肥可能会减少生长季初期的氮素损失，但增加生长季结束后的氮素残留。

总体来看，研究发现，在EONR范围内施用氮肥，不论是采用一次性还是分两次的方式，其氮素利用效率（即作物对氮肥的吸收量）并没有显著差异。这意味着，氮肥的施用时间和方式可能不会直接影响作物的氮素吸收，但会对氮素损失的时机产生影响。例如，一次性施用更容易在生长季早期导致氮素损失，而分两次施用则更容易在生长季结束后留下较高的氮素残留，这可能对环境造成潜在威胁。

此外，研究还指出，氮肥施用的时间和方式对氮素损失的模式有重要影响。例如，在排水条件较差的土壤中，分两次施用可能有助于减少生长季初期的氮素损失，但增加生长季结束后的残留风险。而在排水条件较好的土壤中，分两次施用可能更有利于减少氮素损失，因为作物可以在生长季后期更好地利用氮肥。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，以实现最佳的经济效益和最小的环境影响。

为了进一步理解氮肥施用对氮素损失的影响，研究还探讨了不同氮肥施用时间和量对氮素残留的影响。研究发现，当氮肥施用量接近EONR时，其对氮素残留的影响相对较小，而当施用量超过EONR时，残留的硝态氮会显著增加。这表明，在施用氮肥时，必须谨慎控制施用量，以避免不必要的氮素损失。

研究还提到，氮肥的施用时间和方式对氮素损失的模式有重要影响。例如，在排水条件较差的土壤中，分两次施用可能有助于减少生长季初期的氮素损失，但增加生长季结束后的残留风险。而在排水条件较好的土壤中，分两次施用可能更有利于减少氮素损失，因为作物可以在生长季后期更好地利用氮肥。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，以实现最佳的经济效益和最小的环境影响。

最后，研究建议，氮肥施用工具应继续开发和改进，以适应不同的氮肥施用时间和量。这些工具应基于其预测氮肥需求的准确性，即是否能在EONR±10公斤/公顷的范围内准确预测作物的氮肥需求。此外，任何超过EONR30公斤/公顷的氮肥施用量都应被视为环境风险较高的做法。这为农业生产者提供了一个明确的指导，帮助他们在追求经济效益的同时，减少对环境的负面影响。