基于整合分析的河北省夏玉米优化施肥效应及其影响因素

　　

摘要： 明确优化施肥对河北省夏玉米生产的产量效应和环境效应,解析其影响因素,可为区域农业绿色发展提供数据支撑。本研究以2006—2022年在河北省布置的田间试验为基础,以农民习惯施肥(FP)和不施肥(CK)为对照,采用整合分析方法量化优化施肥(OPT)的增产效果和温室气体减排综合效应,应用随机森林模型解析区域(保定、沧州、廊坊、衡水、石家庄、邯郸、邢台)、生长时间(≤100、101～110、111～120和>120 d)、土壤类型(潮土、潮褐土、石灰性褐土和其他)、土壤地力(低、中、高)等因素对其影响。结果表明:与CK和FP相比,OPT夏玉米增产幅度分别为45.3%和8.3%;与FP相比,OPT能显著降低由施肥引起的全球增温潜势(GWP_F)和温室气体排放强度(GHGI_F),减排幅度分别为8.7%和16.0%。不同区域中,以沧州、邯郸地区OPT增产幅度分别最高,GWP_F和GHGI_F以廊坊、邯郸地区减排幅度分别最高;不同土壤类型中,石灰性褐土OPT增产和减排效应均最好;不同生长时间下,以生长时长≤100 d时OPT增产减排幅度最大;土壤地力低于5.5 t·hm^-2时,OPT增产减排幅度较大。在土壤有机质含量为10.0～15.0和＞25.0 g·kg^-1、pH为8.0～8.5和8.5～9.0、碱解氮含量为50.0～80.0和≤50.0 mg·kg^-1、有效磷含量为10.0～15.0和≤10.0 mg·kg^-1、速效钾含量为100～115 和＞130 mg·kg^-1条件下,OPT较CK和FP的增产效应最大;在土壤有机质含量10.0～15.0 g·kg^-1、pH 6.5～7.5、有效磷含量＞30.0 mg·kg^-1和速效钾含量100～115 mg·kg^-1时,OPT处理GWP_F和GHGI_F减排效应均最大,碱解氮含量110～140、＞140.0 mg·kg^-1时,GWP_F和GHGI_F减排效应分别最大。随机森林模型分析结果显示,区域、施肥管理分别是增产和温室气体减排效应的主要影响因素。综上,优化施肥可显著提高河北省夏玉米产量、降低温室气体排放。