河北省是我国小麦/玉米主要轮作区，在粮食实现连年增产的同时，仍存在养分施用不平衡、氮肥投入过量问题，不仅提升了农户生产成本，减少了经济效益，更降低了氮肥利用率，增加了粮田温室气体排放及环境污染风险。针对这些问题，本成果历时6年研究，明确了河北主要小麦/玉米轮作区的土壤养分供应现状和2种作物养分吸收特征；构建了3项减氮降损增产提效措施，诠释了各项措施的综合作用效应；揭示了生产系统中温室气体排放规律和土壤氮素时空分布规律，创新了减氮降损增产提效关键技术，取得了显著的环境、经济和社会效益，实现了减氮降损增效前提下的小麦、玉米稳定高产。
本成果来源于两个项目，（1）2013-2016年，十二五农村领域国家科技计划课题“华北高产集约化农田N2O减排技术研究与示范（2013BAD11B03-1-2）”；（2）2011-2015，国家粮食丰产科技工程河北项目区共性研究课题“超高产粮田系统特征及土壤养分限制谱序研究”。

    本成果实现了新方法、新产品和新技术的创新，属于多项技术自主创新，自主创新技术在总体技术中的比例90%以上。研发了相关实验装置如麦田收集温室气体装置、土柱淋溶装置，明确了温室气体排放和土壤养分运移规律；研发出玉米底肥专用复混肥配方16-12-15和小麦底肥专用复混肥配方18-16-10，揭示了减氮配施1.1‰吡啶、5.0% DCD和有机物质可提高轮作系统作物产量、增收，实现了氮肥品种的创新和区域针对性；研制了有机无机一体化施肥精播机、两肥异位分层施肥器，将研发的专用肥和增效氮肥与之配套，创建“行间有机，近根无机，有机无机搭配，种肥异位同播，降氮增效，减损降耗”的有机无机施肥精播一体化关键技术，创新了“氮素上层控释，磷钾下层深施，肥种时空适配，缩氮减损提效”的玉米两肥分层异位精播一体化关键技术，形成了“控总氮，巧分配，降损耗，稳高产，促增效”的作物专用肥配施氮素增效剂合理基追比的关键技术，实现了新技术的创新。

    本成果诠释了3类氮素增效剂可以提高作物产量，提高氮肥效率，减少氮素损失。创建了“行间有机，近根无机，有机无机搭配，种肥异位同播，降氮增效，减损降耗”的有机无机施肥精播一体化关键技术，作物平均增产6%以上，减少氮肥用量20%以上。目前粮田生产中很少使用有机肥，如果施用有机肥，一般是用人工撒施地面，旋耕机耕翻，然后进行玉米播种，用工较多，撒施不均匀，肥料浪费和向环境损失较多。创新了“氮素上层控释，磷钾下层深施，肥种时空适配，缩氮减损提效”的玉米两肥分层异位精播一体化关键技术。作物平均增产10%左右，减少氮肥用量20%以上，氮肥利用率可提高到50%以上。而目前高产地块氮肥利用率在15%-20%，玉米播种最先进的技术是深松全层施肥技术，可以减少肥料用量10%左右，氮肥利用率在35%-40%。此成果历时6年，田间试验均进行1个轮作季以上，肥料-施用技术一体化集成技术难以获取。

    研发出的玉米底肥专用复混肥配方16-12-15和小麦底肥专用复混肥配方18-16-10由江苏省好徕斯肥业有限公司登记并进行生产销售5万吨，获得新增利润100万元；有机无机精播施肥机和玉米两肥分层异位精播由河北圣和农业机械有限公司生产120余台，获得200万元的新增利润。 减氮配施1.1‰吡啶、5.0% DCD和有机物质可减少氮肥用量20%以上，提高轮作系统小麦和玉米作物产量、增加农民收入，节约生产成本每亩200-300元，肥料利用率提高10个百分点以上。有机无机施肥精播一体化关键技术和玉米两肥分层异位精播实现了省工省时，减少劳动力，提高肥料利用率，减少氮肥向大气中的挥发损失和向土壤深层的淋溶损失，同时培肥地力，可以实现良好的农业可持续发展。

    本技术成果涉及植物营养学、肥料学、环境科学、土壤学、栽培学、农业机械化、农艺学等专业领域。实现了新方法、新产品和新技术的创新，研发了相关实验装置如麦田收集温室气体装置、土柱淋溶装置、有机无机施肥精播机、玉米两肥分层异位精播机。明确了河北主要小麦/玉米轮作区的土壤氮磷钾等主要养分供应现状和2种作物养分吸收数量和吸收比例，研发了小麦和玉米底肥专用配方肥新品种2类；构建了3项减氮降损增产提效措施，即“行间有机，近根无机，有机无机搭配，种肥异位同播，降氮增效，减损降耗的有机无机施肥精播一体化关键技术”、“氮素上层控释，磷钾下层深施，肥种时空适配，缩氮减损提效的玉米两肥分层异位精播一体化关键技术”、“控总氮，巧分配，降损耗，稳高产，促增效”的作物专用肥配施氮素增效剂合理基追比的关键技术”；诠释了各项措施的综合作用效应；揭示了生产系统中温室气体排放规律和土壤氮素时空分布规律，创新了减氮降损增产提效关键技术体系。发展了平衡施肥的理论与技术，并将农机-农艺-农资相融合实现一体化，该技术储备雄厚，持续创新能力强，市场竞争力优势突显。

    解决小麦和玉米生产中减氮增效问题的关键技术是明确氮肥品种、施肥时期、施用量和施用技术。本成果涉及植物营养学、肥料学、环境科学、土壤学、栽培学、农业机械化、农艺学等专业领域。实现了新方法、新产品和新技术的创新，研发了相关实验装置如麦田收集温室气体装置、土柱淋溶装置，明确了温室气体排放和土壤养分运移规律；研发出玉米底肥专用复混肥配方16-12-15和小麦底肥专用复混肥配方18-16-10，同时，揭示了减氮配施1.1‰吡啶、5% DCD和有机物质可提高轮作系统作物产量10%-20%，平均增收1900元/hm2，实现了氮肥品种的创新和区域化；研制了有机无机一体化施肥精播机、两肥异位分层施肥器，将研发的专用肥和增效氮肥与之配套，创建“行间有机，近根无机，有机无机搭配，种肥异位同播，降氮增效，减损降耗”的有机无机施肥精播一体化关键技术，创新了“氮素上层控释，磷钾下层深施，肥种时空适配，缩氮减损提效”的玉米两肥分层异位精播一体化关键技术，集成了“控总氮，巧分配，降损耗，稳高产，促增效”的作物专用肥配施氮素增效剂合理基追比的关键技术，实现了氮肥合理施肥时期、施用量和施用技术的创新。

    13、回报级：收回全部投入后开始赚钱再投入

    该技术成果研发出了一种收集温室气体装置、一种土柱淋溶装置，这两套装置可以用于高等学校和科研单位等从事科学研究，收集温室气体和进行氨挥发的测定，目前已经用了近600套；研制了2类小麦和玉米专用肥配方，针对区域土壤供肥特点和作物需求特点定制，并与江苏省好徕斯肥业有限公司联合进行生产、登记和销售应用，目前销售5万吨左右；创建了有机无机一体化施肥精播部件和整机、两肥异位分层施肥器和整机，与河北圣和农业机械有限公司结合农资农艺措施进行田间实施，新型农机由农业机械有限公司进行生产和销售推广，农机推广120于台套，推广应用80余万亩作物；以上技术成熟度高，市场竞争优势明显，市场占有率、利润率均会随着科学技术的推广面积扩大而不断上升。

    河北农业大学、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所两个产品研发部门能够与江苏省好徕斯肥业有限公司、河北圣和农业机械有限公司协作，共同研发使肥料产品和农机实用，相关生产企业也能够与肥料和农机销售部门以及农村的农业机械化、农业技术人员沟通。项目组积极借助项目支撑，多渠道筹集资金，补助一些技术实施环节，将创新技术进行示范和辐射，带动周边农民放心使用创新技术，去掉成本思虑。在技术田间实施时，生产部门和销售部门与购买的农户或者农业种植合作社沟通，亲临田间指导使用和作业情况，及时发现产品的施用过程是否到位，如果发现新的问题会及时解决，同时改进机件或者调整产品，保证产品技术性能够充分发挥其作用。供应商也可以缓解用户购买产品的资金问题，可以分期付款，也可以尝试作业性能效果后再支付货款。

    该技术成果研发出了一种收集温室气体装置、一种土柱淋溶装置，这两套装置可以用于高等学校和科研单位等从事科学研究，但目前只限于河北农业大学、中国农科院农业环境与可持续发展研究所项目2个完成单位得课题组和其他课题组应用；研制了2类小麦和玉米专用肥配方，针对区域土壤供肥特点和作物需求特点定制品种尚少，需进一步研发新品种，扩大推广应用面积；创建的有机无机一体化施肥精播机部件和整机、两肥异位分层施肥器和整机，结合农资农艺措施目前只在河北省冬小麦和夏玉米种植区进行推广应用，需要销售到全国小麦和玉米种植区进行大面积应用。同时，如果在其他省需要有典型试用客户进行示范和宣传，这样有助于技术的大面积示范和推广应用。

    

    

    

该成果针对河北小麦/玉米轮作施氮过量、利用率低、经济效益差、环境风险高等问题，分析了种植区土壤主要养分状况，明确了小麦/玉米养分吸收利用特征，研制了小麦玉米专用配方肥，构建了小麦/玉米轮作减氮增效关键技术。主要创新如下：
1.揭示了河北小麦/玉米轮作系统土壤是N2O和CO2的排放源、CH4的弱吸收汇，并受施肥、水分和温度影响；添加DCD、吡啶、腐殖酸等有机物质均可减排温室气体。
2.探明了保证小麦高产的0-20 cm土层碱解氮、有效磷、速效钾临界值分别为86、18和114 mg/kg，确定了冬小麦、夏玉米氮磷钾养分的需求配比，研制了专用配方肥。
3.揭示了减氮配施1.1‰吡啶、5%DCD和腐殖酸等有机物质可提高作物产量，创建了专用肥配施氮素增效剂、有机无机施肥精播、玉米分层异位施肥精播等3种农机-农艺-农资结合的一体化施肥关键技术，可增产10%以上，减施氮肥20%以上，氮肥利用率提高10个百分点以上，降低N2O排放20%以上、CO2排放15%以上。
该成果经示范应用，经济、社会和生态效益显著，成果转化成熟度达到回报级，整体达到同类研究的国际先进水平。建议：进一步跟踪连续减施氮肥对产量的影响。