氮的利用效率和氮对环境的损失最小化是作物生产中养分管理的一个持续的经济和环境问题。玉米生产的氮管理做得怎么样了?改进的机会是什么?

氮素利用效率与部分要素生产率

部分要素生产率（PFP）是衡量投入使用效率的指标。氮利用效率还有其他衡量指标，包括农艺效率、回收效率、氮收获指数等，但这些指标需要更多的数据来计算。PFP用于评估系统效率，例如比较过去和当前的效率，或将连续玉米与轮换玉米进行比较。

PFP通常表示单位投入的产量，如蒲式耳玉米每磅施氮肥料(bu/lb N)。PFP可以适用于粮食收获中移除的养分单位和施用的养分单位，如收获的玉米氮相对于施用的肥料氮(PFP)_N磅/磅)。亲民党_N可以更好地直观地考虑氮肥用量表1．数学显示出最高的PFP_N但在现实中，N利率通常需要足够高才能获得最大的利润。

亲民党_N用于本文分析的方法来自于全州种植者的实践，假设种植者使用N是为了利润最大化。据估计，2012年内布拉斯加州玉米肥料氮的平均PFP为1.16 bu/lb N，而1965年为0.57 bu/lb N (Ferguson, 2014)。这代表了对玉米施氮的PFP增加了一倍。从1965年到2012年，增长趋势呈线性。假设谷物氮浓度为1.2%，干重量为84.5%，或0.67磅氮/布，PFP_N与1965年的0.38磅/磅化肥氮相比，2012年每磅化肥氮可转化为0.79磅粮食氮。

众所周知，玉米生产的有效土壤氮除了来自肥料氮之外，还来自其他来源，包括施用有机肥、铵态氮沉积、灌溉水和矿化土壤有机氮。在确定田间施肥氮水平时，需要考虑这些因素。然而，这些N源是在全州范围内循环利用的，在计算PFP时不考虑_N与例外。

一个例外是来自生物固氮的氮在以前的收获中没有被去除，例如在玉米生长季节由游离细菌固氮。这可能少于每年10磅/ac的氮。第二个例外是大气中闪电产生的硝酸盐通过降雨沉积到土壤中。这种氮的一般浓度是0.15 ppm，意味着每年约1.1磅氮/ac，降雨量为10英寸。第三个例外是净矿化的有机N N源高度变量在领域内和跨年没有净N贡献一些字段,但其他领域的重大贡献,根据土壤的可能性获得或失去土壤有机质。(见NebGuide 2283,提高土壤有机质的土壤管理．)

由于供氮量少或不一致，从这三个非循环氮来源供应给玉米的氮被排除在本分析之外。这些氮供应至少有部分补偿，因为分析也没有考虑放牧收获的氮(动物迁移和NH)_3.从尿液中挥发损失)或打包玉米秸秆。

在内布拉斯加州，约60%的玉米轮作大豆，40%的玉米或其他作物轮作。与其他作物相比，玉米继大豆后施用氮肥的产量预计会更高，这是由于在大豆后施用氮肥较少，而且玉米产量通常会增加。整体PFP的分配_N0.793磅/磅需要一些假设。如果平均亲_N玉米紧随玉米之后或其他作物是0.700，那么PFP_N玉米仅次于大豆，仅考虑玉米成分，约为0.855。

大豆平均45%的氮来自土壤，55%来自生物固氮。大豆籽粒收获过程中脱氮量超过生物固氮量。大豆产量为50蒲式耳和65蒲式耳，假设每蒲式耳3.8磅氮，则每蒲式耳的土壤氮分别减少85和110磅氮。这就产生了PFP_N大于1.0磅/磅的玉米:大豆轮作。整体亲_N玉米-大豆轮作的产量非常高。

氮的损失

淋滤和挥发各占内布拉斯加州总氮损失的30%左右，而侵蚀和径流占22%，反硝化占12%，氮占6%₂O和NO排放。每一种估计值在不同的领域都有很大的差异。高pH土壤和高残留农田的广播应用预计会有更多的挥发。大部分反硝化作用预计发生在排水不良的滩地，而大部分侵蚀和径流损失预计发生在高度可蚀土地上。氮的排放₂相对于施氮量，O和NO在内布拉斯加州玉米地的变化可能很小，但随着表层土壤中铵态氮和硝态氮的年平均水平的提高，O和NO的变化预计会更大。决策工具如玉米N和氮气损失评估工具（NEB指南G2249）可用于评估N损失的风险。

然而，N损失在田间之间存在很大差异(歧化)，特别是由于淋滤和反硝化的“热点”损失(图1）.超过50%的氮损失可能只发生在20%的玉米土地上。

淋洗损失的“热点”部分是由地下水中的高硝态氮指示的，与土壤沙质含量、过去和现在的氮和灌溉措施有关。

氮浸出热点预计将更频繁地发生

• 与玉米-大豆轮作相比，
• 与粉砂壤土或质地更细的土壤相比，
• 沟灌与轴灌或雨灌相比
• 与季节施用50%或更多肥料相比，在种植前时间施用所有肥料N。

内布拉斯加州减少玉米氮素损失的做法需要针对具体的氮素损失过程和情况进行针对性研究。施氮量和施氮时间应得到充分考虑。显著降低氮素利用率通常会导致很少或没有利润损失，这是降低氮素损失的一种非常划算的方法。在淋洗和反硝化损失潜力大的情况下，在季节施用大部分氮肥，特别是在响应作物对氮的需求时，是非常有效的。由玉米连作改为玉米-大豆轮作和添加紫花苜蓿可能有助于减少氮损失。

缓释肥料氮产品和氮损失抑制剂可能具有成本效益如果针对高损失的情况，并在正确的时间使用。良好的灌溉管理对减少淋失很重要。种植覆盖作物可以有利于减少N损失如果有足够的增长和提前终止足以避免需要额外的肥料N充分相信肥料N,如通过应用只有60磅/ ac肥料N播前剩下的应用当令根据作物需要,是减少氮肥流失的重要契机。

参考

弗格森R.B. 2014。内布拉斯加州中央普拉特河谷的地下水质量和氮利用效率。Doi: 10.2134 / jeq2014.02.0085。