玉米产量差综合分析丨FIELD CROP RES：评估氮肥和土壤质量对产量差的贡献：中国灌溉和旱作玉... / 开普饭

编译：王上

文章信息

原名：Assessing the contribution of nitrogen fertilizer and soil quality to yield gaps: A study for irrigated and rainfed maize in China

译名：评估氮肥和土壤质量对产量差的贡献：中国灌溉和旱作玉米的研究

期刊：Field Corps Research

2020年影响因子：5.224

5年影响因子：6.19

在线发表时间：2021.09.25

通讯作者：范明生教授fanms@cau.edu.cn

第一单位：中国农业大学资源与环境学院/国家农业绿色发展研究院

文章摘要

研究背景

产量差（yield gap，Yg）分析有助于确定农业可持续集约化的范围，但解释和量化产量差的根本原因仍然是一个巨大的挑战。

研究方案

本研究的目的是解析中国灌溉和旱作玉米系统中不同施氮量和土壤质量条件下的玉米产量差。为此，作者使用了一个综合数据库，该数据库包含了位于中国三个主要玉米生产区的5228个田间实验。田间实验包括4种处理：不施氮（对照）、最佳施氮量（最适）、50%最佳施氮量（低氮）和150%最佳施氮量（高氮）。

将这些数据与全球产量差图谱（Global Yield Gap Atlas，http://yieldgap.org）中的生物物理和产量潜力数据相结合。应用随机前沿分析（stochastic frontier analysis）和生产生态学原理（principles of production ecology）相结合的分析框架，将玉米总产量差分解为效率产量差（以及相应的管理和土壤质量效应产量差，Yg-M和Yg-S）、资源产量差（Yg-R）和技术产量差（Yg-T）等组成部分。

研究结果

东北地区灌溉玉米的潜在产量（Yp）平均为14.5Mg/ha，华北平原为11.9Mg/ha，东北地区旱作玉米的水分限制潜在产量（Yw）平均为12.0Mg/ha西南为10.5Mg/ha。

玉米产量差在不同氮处理和灌溉制度中差异很大，介于Yp或Yw的27-56%之间。东北地区灌溉玉米的绝对差量差（4.8-8.1 Mg/ha）大于华北地区灌溉玉米（3.8-6.1Mg/ha），还大于东北（3.6-6.7 Mg/ha）和西南地区（2.8-5.9 Mg/ha）的雨养玉米。

玉米产量差的组成部分在灌溉制度和氮肥处理之间大小不同。Yg-T在氮处理中相当小且保持一致，灌溉玉米的Yg-T为Yp的7.0-12.0%，东北旱作玉米的Yg-T约为Yw的2.0%。Yg-R与氮处理密切相关，其在对照和低氮处理的Yp（或Yw）的16.0-26.0%之间，而最佳和高氮处理中Yg-R在Yp（或Yw）中的比例几乎可以忽略不计。低效的作物管理模式导致Yg-M占不同灌溉系统和氮处理的Yp（或Yw）的6.0-14.0%，相当于0.7-1.8 Mg/ha。Yg-S解释的总产量差的比例最大，特别是在中低土壤质量水平的试验中，Yg-S占Yp或Yw（1.3-3.1 Mg/ha）的11.0-24.0%。Yg-S与部分可管理的土壤特性有关，例如，土壤有机质含量低，有效磷和/或钾含量低。