基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)的西北旱地冬小麥推薦施肥效應(yīng)研究

苑愛靜，于 杰，蔣龍剛，邱煒紅，王朝輝

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100）

養(yǎng)分專家系統(tǒng)（Nutrient Expert system, NE）是以改進(jìn)的 SSNM (Site-Specific Nutrient Management)和 QUEFTS (Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils) 模型參數(shù)為指導(dǎo)的養(yǎng)分管理和推薦施肥方法，同時(shí)考慮大、中、微量元素的全面平衡，根據(jù)土壤性狀、目標(biāo)產(chǎn)量及養(yǎng)分管理措施等信息應(yīng)用計(jì)算機(jī)智能形成推薦施肥套餐，給出合理的氮磷鉀配比、種植密度、最佳施肥時(shí)間和次數(shù)，可根據(jù)每年的產(chǎn)量反應(yīng)、農(nóng)學(xué)效率和養(yǎng)分平衡來推薦施肥，是動(dòng)態(tài)的推薦施肥方法，不僅適合于小農(nóng)戶生產(chǎn)，還適合區(qū)域和大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，能應(yīng)用于我國當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1-2]。目前國內(nèi)養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥在小麥[3]、玉米[4-7]、水稻[8-10]、馬鈴薯[11]、大豆[12]、蘿卜[13]上均有應(yīng)用研究。如玉米專家系統(tǒng)在新疆、河南、河北、山東的研究顯示，與農(nóng)戶習(xí)慣施肥相比，NE處理氮肥施用量減少了33%，磷肥施用量增加了8.6%，產(chǎn)量較農(nóng)戶習(xí)慣施肥增加了3%[14-19]；小麥養(yǎng)分專家系統(tǒng)在我國山西、山東、河南、河北等地研究較多，且效果良好，與農(nóng)戶習(xí)慣施肥相比，NE處理氮、磷肥施用量分別減少了38.7%、22.4%，而小麥產(chǎn)量增加了2.7%[14-16,20-23]。由此說明，養(yǎng)分專家系統(tǒng)在主要糧食作物上已取得了較好的成果。同時(shí)，通過文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥在不同地點(diǎn)的應(yīng)用效果存在差異。如小麥養(yǎng)分專家系統(tǒng)在河北辛集和正定兩個(gè)地點(diǎn)的平均氮肥利用率分別為31.3%和28.6%，磷肥利用率分別為9.6%和13.5%[15]；在河南港區(qū)和鶴壁兩個(gè)地點(diǎn)的平均氮肥利用率分別為32.4%和39.2%，磷肥利用率分別為20.7%和23.9%[21]。此外，在不同質(zhì)地土壤上，NE推薦施肥應(yīng)用效果也不同。在粘壤質(zhì)潮土上，NE較農(nóng)戶處理相比減少氮肥用量39.3%、磷肥用量23.5%，但增加鉀肥用量60%；在砂壤質(zhì)潮土上，則增加氮肥用量62.5%，減少磷肥用量17.8%和鉀肥用量27.7%[21]。這說明應(yīng)用NE推薦施肥時(shí)應(yīng)根據(jù)各地氣候、土壤以及農(nóng)戶習(xí)慣來綜合考慮，且還有較大的優(yōu)化空間。

黃土高原旱地為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，該區(qū)降水量年際間波動(dòng)大，進(jìn)而造成了年際間小麥產(chǎn)量差異較大。如趙護(hù)兵等[24]對(duì)西北典型旱地農(nóng)戶調(diào)查結(jié)果表明，冬小麥的平均產(chǎn)量介于2580～5503 kg/hm2；蔣龍剛等[25]研究發(fā)現(xiàn)同一年份不同地點(diǎn)間產(chǎn)量差異也較大，變化范圍在2151～7721 kg/hm2。因此，如何更為準(zhǔn)確、便捷地進(jìn)行旱地施肥量推薦尤為重要。本研究依據(jù)養(yǎng)分專家系統(tǒng)適用于小農(nóng)戶且方便快捷的特點(diǎn)，兩年共計(jì)在15個(gè)旱地冬小麥試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行推薦施肥試驗(yàn)，分析基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥處理和農(nóng)戶習(xí)慣施肥的施肥量、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益、肥料偏生產(chǎn)力及硝態(tài)氮?dú)埩舻炔町?，明確養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥方法在西北旱地冬小麥體系下的應(yīng)用效果，以期為在西北旱地上推廣養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥方法提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2017—2019年在陜西省渭北旱塬九個(gè)縣(彬縣、鳳翔、合陽、蒲城、耀州、大荔、岐山、乾縣、永壽) 進(jìn)行。渭北旱塬位于陜西省中部的渭河沖積平原和陜北黃土高原之間的地區(qū)，海拔600～1300 m，東經(jīng) 106°40′～110°36′，北緯 34°29′～35°36′，總面積約300萬hm2，年降水量平均為500～600 mm，降水主要集中在7、8、9月份。該地區(qū)冬小麥為一年一熟，每年9月中旬至10月初播種，下一年6月初至下旬收獲，夏季休閑。試驗(yàn)開始前各試驗(yàn)點(diǎn)耕層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)及1 m土層土壤硝態(tài)氮積累量如表1所示，試驗(yàn)期間各試驗(yàn)點(diǎn)小麥休閑期和生長期降水如圖1所示。

表 1 試驗(yàn)前各試驗(yàn)點(diǎn)供試土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physicochemical properties in different sites before the experiment

圖 1 試驗(yàn)期間各試驗(yàn)點(diǎn)小麥夏閑期與生育期降水量(mm)Fig.1 Precipitation in the wheat-growing season and fallow season from 2017 to 2019

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置兩個(gè)處理，即農(nóng)戶習(xí)慣施肥 (FP) 與養(yǎng)分專家系統(tǒng)的推薦施肥 (NE)，3次重復(fù)。FP處理中，施肥量為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣施用量，即在小麥播種前隨機(jī)走訪各試驗(yàn)地點(diǎn)所在村30個(gè)農(nóng)戶，調(diào)查其小麥?zhǔn)┓柿浚?jīng)統(tǒng)計(jì)得到冬小麥氮、磷、鉀用量。NE處理的氮、磷、鉀肥用量是利用養(yǎng)分專家系統(tǒng)內(nèi)的小麥模塊計(jì)算獲得 (主要輸入?yún)?shù)：試驗(yàn)地點(diǎn)、小麥平均產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分含量、秸稈還田情況、前季施肥情況等)。小區(qū)面積為50 m2，不同區(qū)組小區(qū)間隔1 m，同一區(qū)組內(nèi)不同小區(qū)間隔0.5 m。氮磷鉀肥品種分別為尿素、過磷酸鈣、氯化鉀，均在小麥播種前一次性全部施入土壤，無追肥。供試小麥品種均為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，全年無灌溉措施。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 土壤樣品采集與測定 在小麥成熟期，按照“S”形選取5個(gè)點(diǎn)，每20 cm為一層，采集0—100 cm的土壤，將各點(diǎn)同層土壤混合為一個(gè)土壤樣品。土壤鮮樣用于測定土壤水分、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。剩余土壤經(jīng)風(fēng)干、研磨后，分別過1 mm和0.15 mm篩。其中過1 mm篩的土樣用于測定pH、有效磷、速效鉀含量。過0.15 mm篩的土樣用于測定土壤全氮、有機(jī)質(zhì)含量。土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮用1 mol/L KCl浸提，有效磷用 0.5 mol/L NaHCO3浸提，均使用連續(xù)流動(dòng)分析儀 (SEAL Analytical AA3，德國) 測定。土壤速效鉀用1 mol/L NH4Ac浸提火焰光度計(jì)測定 (Sherwood M410，英國)，土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀外加熱法測定[26]。

1.3.2 植物樣品采集與測定 小麥成熟時(shí)，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取4個(gè)1 m×1 m樣方，采集樣方內(nèi)的小麥，脫粒，將籽粒烘干后用于記產(chǎn)，以kg/hm2表示。樣方采集完畢后，在每個(gè)小區(qū)都采用“盲抽法”隨機(jī)采集小麥植株100穗，于根莖處剪掉根系，并將穗和莖葉分開。莖葉經(jīng)風(fēng)干和烘干后稱重。穗風(fēng)干后脫粒，分為籽粒和穎殼，經(jīng)烘干后測定其生物量 (地上部)、千粒重，進(jìn)而計(jì)算穗粒數(shù)、收獲指數(shù)。小麥生物量、籽粒產(chǎn)量、千粒重均以烘干重表示。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

土壤硝態(tài)氮累積量 (kg/hm2) ＝ 土層厚度×土壤容重×硝態(tài)氮含量/10

收獲指數(shù)=籽粒產(chǎn)量/生物量×100%

肥料偏生產(chǎn)力 (kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/施肥量

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 SigmaPlot (v12.5，Systat Software，Inc.) 軟件進(jìn)行處理與繪圖，采用SAS (v8.2，SAS Institute Inc.) 進(jìn)行方差分析 (LSD 法)，P< 0.05 為顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥量

由表2可知，2017—2019連續(xù)兩年NE處理的氮、磷、鉀施用量分別為N 132～187 kg/hm2、P2O521～98 kg/hm2、K2O 25～67 kg/hm2，平均值分別為N 158 kg/hm2、P2O562 kg/hm2、K2O 40 kg/hm2，而FP處理氮、磷、鉀施用量分別為N 134～255 kg/hm2、P2O593～244 kg/hm2、K2O 6～46 kg/hm2，平均值分別為 N 192 kg/hm2、P2O5134 kg/hm2、K2O 28 kg/hm2?？梢钥闯觯琋E處理較FP處理施氮量、施磷量分別減少了18% (2017—2018年23.3%、2018—2019 年 14.5%)和54% (2017—2018 年36.8%、2018—2019年63.2%)，而施鉀量增加了41.6% (2017—2018年 36.8%、2018—2019年45.7%)。其中 2018—2019 年合陽 (HY)、蒲城 (PC)兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)NE處理的氮肥用量較FP處理分別增加了12.6%和16.2%。

表 2 各試驗(yàn)地點(diǎn)2017—2019年不同處理施肥量 (kg/hm2)Table 2 Fertilizer application rates of different treatments in each experimental site from 2017 to 2019

2.2 冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素

2017—2019 連續(xù)兩年數(shù)據(jù) (圖 2) 表明，各試驗(yàn)點(diǎn)兩年冬小麥籽粒產(chǎn)量NE和FP處理之間未達(dá)到顯著差異水平，NE處理籽粒產(chǎn)量變化范圍介于926～7982 kg/hm2，平均產(chǎn)量為 5171 kg/hm2，F(xiàn)P 處理籽粒產(chǎn)量變化范圍介于895～7537 kg/hm2，平均產(chǎn)量為5111 kg/hm2。但不同試驗(yàn)點(diǎn)間冬小麥籽粒產(chǎn)量變異較大，其中2018—2019年蒲城試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量最低，為911 kg/hm2，2018—2019年岐山試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量最高，為7529 kg/hm2。不同試驗(yàn)?zāi)攴蓍g冬小麥籽粒產(chǎn)量也有較大差異，2017—2018年冬小麥平均產(chǎn)量為5996 kg/hm2，而2018—2019年冬小麥平均產(chǎn)量為 4571 kg/hm2。

圖 2 各試驗(yàn)點(diǎn)2017—2019年冬小麥產(chǎn)量Fig.2 Winter wheat yield at different experimental sites from 2017 to 2019

冬小麥生物量、產(chǎn)量構(gòu)成要素變化與籽粒產(chǎn)量變化趨勢類似 (表3)。各試驗(yàn)點(diǎn)生物量的變異較大，變化范圍在3060～21169 kg/hm2，F(xiàn)P、NE處理平均值分別為12903、13053 kg/hm2，F(xiàn)P處理與NE處理下旱地冬小麥生物量、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均無顯著性差異。此外，NE和FP處理之間的收獲指數(shù)無顯著性差異，F(xiàn)P處理收獲指數(shù)變化范圍介于29.2%～50.0%，平均為39.6%，NE處理變化范圍介于27.4%～49.8%，平均為39.1%。

表3 各試驗(yàn)地點(diǎn)2017—2019年不同處理冬小麥生物量、產(chǎn)量構(gòu)成要素和收獲指數(shù)Table 3 Winter wheat biomass, yield components and harvest index in different treatments from 2017 to 2019

2.3 氮肥、磷肥和鉀肥偏生產(chǎn)力

2017—2018年NE處理氮肥偏生產(chǎn)力平均為40.8 kg/kg (表 4)，較 FP 處理 (32.7 kg/kg) 顯著提高24.8%。而2018—2019小麥生長季兩處理的氮肥偏生產(chǎn)力均降低，但NE處理 (28.3 kg/kg) 仍較FP處理(22.6 kg/kg) 顯著提高25.3%，兩年平均提高25.1%。2017—2018年不同試驗(yàn)點(diǎn)NE處理的磷肥偏生產(chǎn)力平均為 83.1 kg/kg，較 FP 處理 (52.8 kg/kg) 提高57.4%。2018—2019年，NE處理磷肥偏生產(chǎn)力(108.5 kg/kg) 較 FP 處理 (33.1 kg/kg) 提高了227.4%，兩年平均提高了139.8%。此外，2017—2018生長季，NE處理鉀肥偏生產(chǎn)力平均為145.6 kg/kg，較 FP 處理 (194.1 kg/kg) 降低 25.0%；2018—2019 生長季，NE 處理 (125.1 kg/kg) 亦較 FP 處理(234.6 kg/kg) 降低 46.7%，兩年平均下降 38.9%。

表 4 各試驗(yàn)點(diǎn)2017—2019年冬小麥氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力Table 4 Partial factor productivity of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer from 2017 to 2019

2.4 經(jīng)濟(jì)效益

2017—2019 年連續(xù)兩年試驗(yàn)結(jié)果 (圖 3) 表明，F(xiàn)P處理平均冬小麥經(jīng)濟(jì)效益為7063元/hm2，而NE處理為7617元/hm2，較FP處理顯著增加了7.8%。不同生長季，兩處理的經(jīng)濟(jì)效益不同，其中2017—2018生長季NE處理的冬小麥平均經(jīng)濟(jì)效益9160 元/hm2，較 FP 處理 (9373 元/hm2) 減少了2.3%；而2018—2019年，NE處理冬小麥經(jīng)濟(jì)效益平均為6589元/hm2，比FP處理高1065元/hm2，增幅平均為19.3%，說明長期連續(xù)使用NE推薦施肥能獲得更加顯著的效果。此外，不同試驗(yàn)點(diǎn)小麥經(jīng)濟(jì)效益有差異，其中經(jīng)濟(jì)效益最高的是2018—2019年岐山 (QS) 試驗(yàn)點(diǎn)，為12636元/hm2，經(jīng)濟(jì)效益最低的是 2018—2019 年的蒲城 (PC) 試驗(yàn)點(diǎn)，為–1870元/hm2，其原因是2018—2019年蒲城出現(xiàn)了嚴(yán)重的旱災(zāi) (圖 1)，導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn) (僅為 895 kg/hm2)，出現(xiàn)負(fù)效益。同時(shí)，2018—2019年大荔 (DL)、岐山(QS)、永壽 (YS3) 3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)NE處理的經(jīng)濟(jì)效益較FP處理顯著增加了53.2%、20.9%、29.2%，其余試驗(yàn)點(diǎn)無顯著性差異，說明基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥有較好的增收效果。

圖 3 各試驗(yàn)點(diǎn)2017—2019年冬小麥經(jīng)濟(jì)效益Fig.3 Economic benefits of wheat at different experimental sites from 2017 to 2019

2.5 土壤硝態(tài)氮?dú)埩?/h3>

2017—2018、2018—2019兩個(gè)生長季，F(xiàn)P處理1 m土層土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅糠秶謩e為N 82～272和111～273 kg/hm2，平均殘留量分別為N 154和165 kg/hm2，NE 處理 1 m 土層硝態(tài)氮?dú)埩袅糠秶謩e為 N 74～267和66～277 kg/hm2，平均殘留量為 N 169和145 kg/hm2(圖 4)。從兩年平均硝態(tài)氮?dú)埩袅縼砜?，NE 處理 (N 154 kg/hm2)和FP 處理 (N 160 kg/hm2) 之間無顯著性差異。但在 2018—2019年永壽渡馬試驗(yàn)點(diǎn)NE處理較FP處理降低56.3%，且彬縣 (BX) 試驗(yàn)點(diǎn)連續(xù)兩年NE處理較FP處理分別降低了29.4%和33.7%。而蒲城 (PC) 試驗(yàn)點(diǎn)連續(xù)兩年NE處理的硝態(tài)氮?dú)埩糨^FP處理均增加，分別增加了104.1%和50.5%，這與蒲城試驗(yàn)點(diǎn)因降水少導(dǎo)致小麥減產(chǎn)有關(guān)。這說明在旱地上應(yīng)用養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥時(shí)，應(yīng)綜合考慮土壤自身的硝酸鹽殘留量，以期取得更加顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

圖 4 各試驗(yàn)點(diǎn)2017—2019年收獲期土壤中0—100 cm硝態(tài)氮?dú)埩袅縁ig.4 Nitrate N residue in the 0–100 cm soil layer after wheat harvest in different experimental sites from 2017 to 2019

3 討論

在保證糧食產(chǎn)量穩(wěn)定的條件下，多種推薦施肥方法為合理施肥提供了有力支撐[27-29]。NE推薦施肥方法是基于作物地上部產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率省時(shí)省力的一種推薦施肥技術(shù)。該方法可以在沒有土壤測試條件的前提下，通過調(diào)查不同季節(jié)作物土壤的養(yǎng)分情況、氣候條件、目標(biāo)產(chǎn)量、養(yǎng)分管理等參數(shù)，依托已有的數(shù)據(jù)庫，精準(zhǔn)、便捷的生成田塊尺度的施肥套餐，大量的田間數(shù)據(jù)證實(shí)，采用該方法進(jìn)行化肥用量推薦，可以在優(yōu)化化肥用量的同時(shí)維持土壤肥力[4,30]。

本研究采用旱地小麥養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥實(shí)現(xiàn)了節(jié)肥不減產(chǎn)的良好效果，NE處理的氮肥用量下降了18%、磷肥用量下降了54% (表2)，冬小麥產(chǎn)量未降低 (圖 2) 同時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高了 7.8% (圖 3)，氮磷肥偏生產(chǎn)力分別提高了25.1%、139.8% (表4)。本研究中NE處理的氮肥減少量相對(duì)其他地區(qū)降低幅度較小，如在山東、河北和山西小麥生產(chǎn)中，養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥中的氮肥用量分別較農(nóng)戶減少了45.0%、44.1%、38.7%[14, 20, 22-23]，其原因是這些地區(qū)農(nóng)戶的施氮量較高，如任思洋等[31]調(diào)查顯示2005—2014年華北農(nóng)戶冬小麥?zhǔn)┑科骄鶠镹 226 kg/hm2，而渭北地區(qū)小麥農(nóng)戶平均施氮量僅為N 195 kg/hm2[24]。本試驗(yàn)中的NE處理施磷量降低54%，高于其他地區(qū)的降幅，如在山東、山西、河南，采用NE專家系統(tǒng)推薦施磷量分別減少了35.2%、25.7%、19.5%[14,15,20]，這與黃土高原旱地農(nóng)戶施磷量不合理有關(guān)，據(jù)調(diào)查，該區(qū)僅有10.6%農(nóng)戶施磷合理[24]。此外，本試驗(yàn)NE處理的施鉀量較農(nóng)戶平均增加41.6%，其他地區(qū)也有類似報(bào)道，在山東、河北、山西，NE處理的施鉀量較農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理分別增加186.3%、111.2%、150.0%[15-16,20-23]，這與我國主要麥區(qū)常年不施鉀肥或少施鉀肥有關(guān)。閆湘等[32]對(duì)我國小麥農(nóng)戶施肥調(diào)研結(jié)果表明，施鉀量在K2O 0～40 kg/hm2的農(nóng)戶占76%。趙護(hù)兵等[24]調(diào)查表明西北旱地麥區(qū)大多數(shù)農(nóng)戶不施鉀肥，幾乎所有農(nóng)戶不施用單質(zhì)鉀肥，施入到農(nóng)田的鉀肥僅依賴于復(fù)合肥的投入。

NE推薦施肥量主要是依據(jù)施肥后作物的產(chǎn)量反應(yīng)[1]，同時(shí)將環(huán)境中的養(yǎng)分輸入如灌溉水、大氣沉降等作為土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)的一部分加以考慮[30]，必要時(shí)考慮補(bǔ)充中微量元素[33]。在西北旱地，氮肥的利用效率普遍較低，如本研究中農(nóng)戶處理的小麥氮肥偏生產(chǎn)力總體平均為26.6 kg/kg，這與武良等[34]調(diào)查的西北農(nóng)戶小麥氮肥偏生產(chǎn)力平均水平23.0 kg/kg接近，然而，即使采用NE推薦施肥的氮肥偏生產(chǎn)力也僅為33.3 kg/kg，低于華中和華北地區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力50.1 kg/kg[35]。這可能與西北地區(qū)年降雨量變異較大，導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)產(chǎn)量的預(yù)測出現(xiàn)較大偏差有關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致西北小麥的氮肥利用率僅為26%[36]，低于南方冬小麥氮肥利用率38%和北方小麥氮肥利用率32%。因此，在西北地區(qū)雨養(yǎng)條件下，當(dāng)前養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥方法可能還需要依據(jù)多年的降雨變化規(guī)律進(jìn)一步優(yōu)化。

另外，本試驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn)，NE處理下冬小麥?zhǔn)斋@后土壤的硝酸鹽殘留量為N 154 kg/hm2，與農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理無顯著性差異，而且該殘留量超過了旱地農(nóng)業(yè)區(qū)的安全閾值 (N 55 kg/hm2)[29,37]。這可能與本研究前期農(nóng)戶過量施用氮肥造成了土壤中硝酸鹽殘留過多有關(guān)系，也有可能是由于本研究采集的土壤樣品深度為0—100 cm，長期施肥帶來的硝酸鹽在較深層次積累。此外，第一年NE處理的經(jīng)濟(jì)效益與農(nóng)戶常規(guī)施肥無顯著差異，而在第二年顯著提高，表明合理施肥的效益有可能隨著時(shí)間的推移而增加，但是否能降低深層土壤中的硝酸鹽積累量，有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

在陜西渭北旱塬連續(xù)兩年共15個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的研究表明，基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥方法顯著降低了小麥氮肥和磷肥的施用量，在維持冬小麥籽粒產(chǎn)量的同時(shí)，提高了氮磷肥偏生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效益。因此，基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)的推薦施肥方法可應(yīng)用于旱地冬小麥?zhǔn)┓?。然而，該方法?duì)深層土壤硝酸鹽殘留量的影響及其長期應(yīng)用的效益仍需要進(jìn)一步調(diào)查研究。