米國華，霍躍文，曾愛軍，李剛?cè)A，王秀，張福鎖

作物養(yǎng)分管理的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)研究進(jìn)展

米國華1，霍躍文1，曾愛軍2，李剛?cè)A3，王秀4，張福鎖1

1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，北京 100193；3南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，南京 210095；4國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京 100097

養(yǎng)分高效管理是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重大需求。隨著農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營和耕作栽培技術(shù)的發(fā)展，養(yǎng)分管理技術(shù)與施肥機(jī)具之間農(nóng)機(jī)農(nóng)藝不匹配的問題日益明顯，如何實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分管理中農(nóng)藝技術(shù)與農(nóng)機(jī)操作的有機(jī)結(jié)合，成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展亟需解決的關(guān)鍵問題。本文分析了我國養(yǎng)分管理農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向，提出高效施肥技術(shù)需要用適宜的施肥機(jī)械作保障，肥料新產(chǎn)品研發(fā)需要新的施肥機(jī)械，栽培耕作方式變革對農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)生新的需求，施肥機(jī)械化需要智能化提升，同時(shí)肥料產(chǎn)品和施肥技術(shù)研發(fā)需要考慮機(jī)械的可行性。針對東北春玉米、華北冬小麥-夏玉米及南方水稻種植體系的主要養(yǎng)分管理特點(diǎn)，闡述了我國在玉米啟動肥及種肥同播技術(shù)、玉米秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)、小麥機(jī)械化追肥技術(shù)、水稻機(jī)械化側(cè)深施肥技術(shù)及機(jī)械化變量施肥技術(shù)等方面的研究進(jìn)展，對如何促進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合、提升我國農(nóng)田養(yǎng)分管理技術(shù)水平提出了建議。

小麥；玉米；水稻；養(yǎng)分管理；施肥機(jī)械；農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合；農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展

0 引言

施肥是提高糧食產(chǎn)量的重要技術(shù)措施。在全球人口不斷增長的背景下，施肥在保障糧食安全中發(fā)揮了不可替代的作用[1]。隨著社會經(jīng)濟(jì)條件及生產(chǎn)關(guān)系的變化，我國施肥技術(shù)經(jīng)歷了從單一營養(yǎng)元素施肥、氮磷鉀養(yǎng)分配施、大中微量元素平衡施肥、養(yǎng)分資源綜合管理等不同階段[2-4]，目前精準(zhǔn)施肥技術(shù)方興未艾[5]。在肥料產(chǎn)品方面，緩控釋肥、生物肥料、商品有機(jī)肥、水溶性和功能性肥料等新型肥料發(fā)展迅速[6]。與此同時(shí)，施肥方法也經(jīng)歷手工撒肥、機(jī)械撒施再到機(jī)械深施肥的過程[7]，由單一化施肥轉(zhuǎn)變?yōu)椴シN與施肥、插秧與施肥、整地與施肥一體化，顯著提高了農(nóng)事作業(yè)效率，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的輕簡化。但其中，也還存在一些問題和短板[8]。例如一些農(nóng)藝制定的養(yǎng)分管理技術(shù)尚缺乏適宜的機(jī)械實(shí)現(xiàn)，一些養(yǎng)分管理技術(shù)不夠科學(xué)，忽視了機(jī)械化作業(yè)的難度，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作（如機(jī)械不能進(jìn)地、機(jī)械作業(yè)能耗高等）、或機(jī)械作業(yè)的穩(wěn)定性較差；另一方面，施肥機(jī)械的研發(fā)沒有緊密跟蹤肥料產(chǎn)品、施肥技術(shù)及其他相關(guān)農(nóng)藝技術(shù)的發(fā)展，沒有根據(jù)地形、土壤性質(zhì)、土地規(guī)模及種植模式等條件的要求研發(fā)農(nóng)機(jī)，或?qū)ΜF(xiàn)有模式進(jìn)行優(yōu)化升級，在提高質(zhì)量的同時(shí)降低成本，導(dǎo)致一些高效農(nóng)藝技術(shù)缺乏適宜的機(jī)械，在農(nóng)戶水平上推廣困難[9]。另外一些農(nóng)機(jī)合作社雖然有很多機(jī)械，但是機(jī)械使用效率不高、更新?lián)Q代快，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重[10]。最終導(dǎo)致“一炮轟”、手工撒肥等不合理施肥現(xiàn)象依然普遍存在[11]。這種農(nóng)機(jī)農(nóng)藝不配套的問題，在很大程度上限制了我國的機(jī)械化應(yīng)用水平及機(jī)械化生產(chǎn)效率。隨著我國土地規(guī)?；M(jìn)程的加快，農(nóng)民對農(nóng)機(jī)的依賴日益加強(qiáng)，對機(jī)械功能的要求也越來越高。處理好農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合問題，對于作物生產(chǎn)節(jié)本增效具有重要意義。本文以東北春玉米、華北冬小麥-夏玉米及南方水稻為主要對象，分析了農(nóng)田養(yǎng)分管理中農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了養(yǎng)分管理農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合的解決途徑，綜述了我國養(yǎng)分管理農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)研究進(jìn)展，為同步提高機(jī)械化養(yǎng)分管理水平和作物高產(chǎn)高效提供指導(dǎo)。

1 養(yǎng)分管理農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及改進(jìn)方向

1.1 高效施肥技術(shù)需要適宜的施肥機(jī)械作保證

在作物生育期間追施肥料，使土壤養(yǎng)分供應(yīng)匹配作物對養(yǎng)分的需求規(guī)律，滿足中后期作物生長養(yǎng)分需求，對于實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)至關(guān)重要。玉米、小麥、水稻種植過程中，高產(chǎn)栽培技術(shù)需要追肥1—3次[12-13]。過去人均耕地面積小，基本上采用人工追肥的方式。近年來，隨著農(nóng)村勞動力緊缺和成本的增加，人工追肥越來越難以實(shí)施，大量的農(nóng)戶放棄了追肥，僅在播種時(shí)把所有肥料一次性施入土壤（俗稱“一炮轟”）。這種狀況下，不僅作物產(chǎn)量得不到保證，一次性施用大量化肥還可能抑制幼苗生長，導(dǎo)致“燒苗”現(xiàn)象。而且，施肥時(shí)間過早易造成養(yǎng)分損失[14]。一次性施用緩控釋肥可以在一定程度上滿足后期養(yǎng)分需求，但是化肥成本較高。當(dāng)生育中后期養(yǎng)分缺乏時(shí)，追肥仍然是不可或缺的保障。華北地區(qū)小麥生產(chǎn)中，農(nóng)民追肥比較普遍，但多采用手工撒施，之后大水漫灌的方式。這種方式施肥效率低，而且水源、灌溉機(jī)械通常得不到保證[15]，大大增加了養(yǎng)分損失的風(fēng)險(xiǎn)[16]。通過滴灌、微噴等方式進(jìn)行水肥一體化可能是解決途徑[17]。玉米由于植株較高，機(jī)械化追肥技術(shù)應(yīng)用不普遍。一些農(nóng)戶采用播種機(jī)所帶的施肥裝置進(jìn)行追肥，但只能在幼苗期進(jìn)行作業(yè)，無法滿足在拔節(jié)期間施肥，因此需要發(fā)展高地隙追肥機(jī)械。美國玉米追肥機(jī)械的地隙很高，而且配備不同類型開溝施肥器，方便進(jìn)行固體肥和液體肥的深施，施肥深度5—16 cm[18]。在水稻生產(chǎn)中，人工撒施追肥也比較普遍。在播種/插秧的同時(shí)，選用緩控釋肥料并配套深施機(jī)械施肥，可能是滿足后期養(yǎng)分供應(yīng)的方法之一[19-20]?？傮w而言，在三大作物生產(chǎn)中，均需要研發(fā)高效的追肥機(jī)械，才能滿足“種肥或基肥+追肥”的科學(xué)施肥模式需求。

在種肥/基肥機(jī)械化施肥方面，小麥生產(chǎn)通常是在播前整地時(shí)撒入肥料，然后通過旋耕與土壤混合，播種時(shí)不再施肥，這一技術(shù)已比較成熟。在水稻生產(chǎn)上，日本、韓國采用插秧施肥一體化[21]，在插秧機(jī)上附帶種肥/基肥施肥裝置，將肥料呈條狀集中施在秧苗側(cè)下方（距離秧苗3—5 cm，深4—5 cm），防止肥料損失。我國水稻施肥方式分兩種，一種是與小麥基肥施用方式一致，另一種是將肥料撒在泥水中，然后攪拌整平。表面撒施肥量大且成本高，目前亦普遍采用側(cè)深施肥技術(shù)，將肥料定量、均勻地施用在水稻根系周圍[22-23]。與傳統(tǒng)施肥相比，側(cè)深施肥時(shí)可同步進(jìn)行機(jī)械插秧，但深施機(jī)械易出現(xiàn)下陷嚴(yán)重和排肥管堵塞等問題，難以精準(zhǔn)控制施肥量與施肥深度[24]。在玉米生產(chǎn)上，我國通常采用播種施肥一體化，通過播種機(jī)上的施肥裝置，將全生育期所需的肥料施到種子側(cè)下方，促進(jìn)根系“向肥性”生長，最終提高養(yǎng)分利用率[25-26]。美國在玉米生長中期普遍追施肥料，在播種時(shí)只施入較少的肥料，稱為“啟動肥”（starter fertilizer），施在播種行中或距種子側(cè)方和下方各5 cm的位置[27]。啟動肥以磷肥為主，主要滿足幼苗階段對養(yǎng)分的需要，促進(jìn)早期玉米生物量的積累[28-30]。

1.2 肥料新產(chǎn)品研發(fā)需要新的施肥機(jī)械

與固體肥料相比，液體肥料利用率較高，同時(shí)有效避免顆粒復(fù)合肥料容易受潮結(jié)塊的情況[31]。在大田作物中，美國廣泛應(yīng)用液體肥料，包括尿素硝酸銨溶液（UAN，尿素與硝酸銨混配）、液氨等液態(tài)肥及含有氮磷鉀的混合液或懸浮液。近年來，我國液體肥料發(fā)展速度也很快，但主要是用于水肥一體化和葉面肥。施用液體肥料需要配備注肥系統(tǒng)的施肥機(jī)械，通過扎穴施肥器、噴肥針管、注肥輪等關(guān)鍵部件將液體肥輸送在作物根系周圍[32-34]。液體肥料黏度、密度、施肥機(jī)械的動力輸出速度等因素會影響液體流量的均勻性，進(jìn)而影響施肥效果[35]。歐美等先進(jìn)國家已經(jīng)發(fā)展了較為成熟的注肥機(jī)械、液體肥料產(chǎn)品及液體供應(yīng)系統(tǒng)，而在我國尚缺乏注肥機(jī)械，液體肥料品種也比較少，未來有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

施用有機(jī)肥可以提升土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)[36]。在歐美發(fā)達(dá)國家，一般使用圓盤式、槳葉式與錘片式拋撒裝置進(jìn)行固體有機(jī)肥拋撒。國外很多農(nóng)場采取“種養(yǎng)結(jié)合”，他們將畜禽糞污統(tǒng)一集中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成液體有機(jī)肥，然后利用液體有機(jī)肥施用機(jī)械，通過泵將液體有機(jī)肥輸送到輸肥管，直接噴灑還田[37-38]，這種有機(jī)肥還田方式總體經(jīng)濟(jì)高效，有較好的應(yīng)用前景。國內(nèi)有機(jī)肥施肥機(jī)械的應(yīng)用還不普遍，主要生產(chǎn)固體有機(jī)肥拋撒機(jī)，但拋撒性能有待提高[39]。液態(tài)有機(jī)肥還田機(jī)械更加缺乏。黑龍江省有些企業(yè)引進(jìn)了丹麥Samson Agro公司生產(chǎn)的PGII液體有機(jī)肥施肥系統(tǒng)，并開展了小面積的糞液機(jī)械化還田技術(shù)應(yīng)用示范，取得了良好的效果[40]。目前亟需研發(fā)經(jīng)濟(jì)可行的液體有機(jī)肥施肥機(jī)。

1.3 栽培耕作方式變革對農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)生新的需求

秸稈覆蓋免耕是保護(hù)性耕作的重要方式之一。在氣候較為冷涼的東北地區(qū)，如果春播時(shí)期遇到低溫多雨天氣，秸稈覆蓋常導(dǎo)致土壤溫度較低，升溫緩慢，不利于玉米苗期生長。在玉米產(chǎn)量較高地區(qū)，秸稈覆蓋量大或者覆蓋不均勻，免耕播種機(jī)的作業(yè)效果很差，常常導(dǎo)致出苗不齊或幼苗生長較弱。長期免耕還可能造成土壤緊實(shí)，限制根系生長[41-42]。這些問題常常導(dǎo)致玉米減產(chǎn)，極大地限制了玉米秸稈覆蓋免耕技術(shù)的發(fā)展，需要創(chuàng)新適應(yīng)保護(hù)性耕作的新型農(nóng)機(jī)及配套機(jī)械化施肥技術(shù)與肥料產(chǎn)品。

華北地區(qū)冬小麥?zhǔn)斋@后，夏玉米通常采用免耕播種。小麥秸稈量大且拋撒不均勻，常常是限制玉米播種質(zhì)量、造成缺苗斷壟的重要因素。東北地區(qū)的玉米免耕播種機(jī)械不適應(yīng)這種情況，需要研發(fā)適應(yīng)性更好的麥茬玉米機(jī)械化播種施肥一體化技術(shù)。在傳統(tǒng)耕作模式下，農(nóng)民普遍采用小馬力拖拉機(jī)牽引旋耕機(jī)進(jìn)行土壤旋耕整地，耕作深度不超過20 cm，連續(xù)多次反復(fù)壓實(shí)導(dǎo)致犁底層堅(jiān)實(shí)，影響作物根系下扎[43]，需要合理的機(jī)械化深松技術(shù)來改善深層土壤結(jié)構(gòu)，通過促進(jìn)根系生長提高肥料利用率。

水稻栽培有精耕細(xì)作的傳統(tǒng)，但隨著農(nóng)業(yè)人口減少，勞動力成本增加以及水稻新品種的發(fā)展，水稻機(jī)械化直播技術(shù)正在不斷得到應(yīng)用，尤其在南方水稻主產(chǎn)區(qū)發(fā)展很快[44]，但在直播稻體系中，施肥仍主要依靠人工或者機(jī)械撒肥，施肥不均勻?qū)е路柿侠寐实?，后期倒伏影響水稻生長，這就需要發(fā)展新型的水稻直播同步深層施肥機(jī)械化技術(shù)[45]。

1.4 施肥機(jī)械需要智能化提升

農(nóng)業(yè)2.0時(shí)代，機(jī)械化只是解決了勞動力問題，而規(guī)?；?jīng)營后，準(zhǔn)確及時(shí)掌握土壤養(yǎng)分及田間作物長勢的差異，進(jìn)行精準(zhǔn)變量施肥，變得越來越重要，這就需要智能化的土壤及植株診斷裝備。進(jìn)入農(nóng)業(yè)3.0時(shí)代，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械化施肥擁有了智能化提升的條件。傳統(tǒng)土壤-植物養(yǎng)分診斷主要是通過室內(nèi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析獲取，時(shí)效性差。通過衛(wèi)星遙感、無人機(jī)遙感可以在不同尺度上監(jiān)測作物養(yǎng)分及生長狀況，應(yīng)用原位速測技術(shù)，可以快速無損診斷土壤理化性狀，為形成作物施肥解決方案提供依據(jù)[46-47]。在此基礎(chǔ)上，利用衛(wèi)星導(dǎo)航變量施肥機(jī)械，根據(jù)田塊養(yǎng)分空間變異施肥，可以避免多施或施肥不足，有效提高作物生長整齊度，提高化肥利用率[48]?；谛l(wèi)星導(dǎo)航拖拉機(jī)自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步減少人為誤差，將肥料準(zhǔn)確地施用在作物需要的位置[49]。我國精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)與配套機(jī)械研究起步較晚，目前高精準(zhǔn)性及高適用性的施肥機(jī)械較少、所集成的產(chǎn)品自動化及智能化程度低、施肥專家決策系統(tǒng)通用性及適應(yīng)性差、配套機(jī)械作業(yè)性能低、綜合作業(yè)成本高等問題[50]，還有非常大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.5 肥料產(chǎn)品和施肥技術(shù)研發(fā)需要考慮機(jī)械可行性

機(jī)械化施肥可以顯著提升施肥效率，使高效施肥技術(shù)成為可能，然而，機(jī)械也不是萬能的，如果不匹配適合的肥料產(chǎn)品、合理的施肥技術(shù)，機(jī)械化施肥的效果也會大打折扣。在肥料產(chǎn)品方面，需要建立完善的適合機(jī)械化施肥的肥料生產(chǎn)參數(shù)，如肥料劑型、硬度、吸濕度、粒徑及整齊度等[51]。市場上很多摻混肥料中，不同養(yǎng)分顆粒的比重、粒徑、硬度存在差異，這就大大降低了機(jī)械化施肥作業(yè)的效果，導(dǎo)致施肥后的土壤養(yǎng)分分布不均。水肥一體化對肥料的速溶性要求較高，在融入水后不形成多余雜質(zhì)，肥料養(yǎng)分含量選取適中，既要滿足作物需求，又能避免堵塞噴頭[52]。在施肥技術(shù)方面，很多研發(fā)的新技術(shù)只考慮了作物產(chǎn)量，并沒有考慮機(jī)械化作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、更換機(jī)械的折舊費(fèi)用等，比如，有些施肥技術(shù)要求多個(gè)層次深施肥，而且深度很深[53]，有些技術(shù)需要多次施肥，有些需要作物生長后期施肥[54]，這些技術(shù)的提出，并沒有綜合考慮機(jī)械化的動力支出、機(jī)械維護(hù)與機(jī)械更換支出等因素，難以推廣。

2 我國作物養(yǎng)分管理的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)進(jìn)展

2.1 玉米啟動肥農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)

玉米幼苗期植株根系不發(fā)達(dá)，土壤養(yǎng)分空間有效性差，尤其是對于磷這樣移動性差的養(yǎng)分，容易導(dǎo)致暫時(shí)性養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度不足，減緩玉米生長。在秸稈覆蓋保護(hù)性耕作模式下，玉米殘茬覆蓋在土壤表面，降低土壤溫度，更加降低養(yǎng)分的有效性和供應(yīng)強(qiáng)度。施用啟動肥是解決這一問題的重要手段[27]。目前我國玉米播種施肥同步機(jī)械化技術(shù)已經(jīng)比較成熟，研究表明，東北春玉米生產(chǎn)使用磷酸一銨作為啟動肥效果較好，最佳施用位置是種子側(cè)方5 cm，下方8 cm，磷的局部供應(yīng)可顯著促進(jìn)作物根系增生[55]。華北夏玉米生產(chǎn)中，將磷酸一銨作為啟動肥深施在種子側(cè)下方5 cm處，可以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)22%[56]。新疆春玉米生產(chǎn)的啟動肥可以在滴灌條件下進(jìn)行，相關(guān)研究表明，啟動肥中P2O5施用量在35 kg·hm-2時(shí)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)16.0%，綜合效益提升顯著[57]。

2.2 玉米高效追肥農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)

為滿足玉米生長后期的氮素需求，通常需要在拔節(jié)—大喇叭口期追肥。此時(shí)期玉米株高增長較快，而目前大多數(shù)中耕追肥機(jī)械的地隙較低，易損傷幼苗，不能滿足追肥延后和大面積作業(yè)的要求。如將追肥期提前，在苗期進(jìn)行追肥，不但玉米生長后期易脫肥，而且易促進(jìn)基部節(jié)間伸長，增加倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。因此需要研發(fā)高地隙的追肥機(jī)，以延長追肥作業(yè)窗口期。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)通過引進(jìn)美國Yetter公司的2995型圓盤式開溝追肥器，研制出了2FZ2995-4型高地隙玉米追肥機(jī)（圖1），地隙高度增加到70 cm，使適宜追肥作業(yè)時(shí)間持續(xù)到玉米第10葉展開期（株高不超過120 cm）。該機(jī)械具有單體仿形機(jī)構(gòu)，具備開溝、施肥、覆土、鎮(zhèn)壓等功能，追肥位置在玉米壟側(cè)20 cm左右，施肥深度7—10 cm，能夠滿足玉米生育后期對氮素的需求。

圖1 玉米高地隙追肥機(jī)

對于玉米這樣的寬行作物，穴施是提高肥料利用率的一種措施。胡紅等[58]研制了玉米行間定點(diǎn)扎穴深施機(jī)械，配備可以探測植株位置的傳感器，在玉米植株根部附近進(jìn)行“一對一”扎穴深施追肥。扎穴點(diǎn)與玉米植株距離10—15 cm，追肥深度為8—10 cm，實(shí)現(xiàn)靶向性精準(zhǔn)施肥。但存在的問題是需要增大牽引力以克服土壤阻力。減小扎穴器直徑可以減少土壤阻力，但工作效率低。穴施肥需要斷續(xù)或間歇排肥，排肥器的傳動系統(tǒng)和輸肥系統(tǒng)更為復(fù)雜。精密的穴施肥裝置和排肥部件無疑增加了施肥機(jī)的造價(jià)成本，這限制了穴施技術(shù)與穴施機(jī)械的推廣應(yīng)用[59]。

2.3 玉米秸稈覆蓋條帶耕作農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)

玉米秸稈全覆蓋免耕模式下，土壤低溫不利用根系生長和養(yǎng)分吸收。啟動肥在一定程度下可以促進(jìn)幼苗生長，利用條帶耕作機(jī)械，采用秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)（strip-till，簡稱條耕）是更重要的農(nóng)機(jī)解決途徑[60]。條耕僅對苗帶進(jìn)行深松碎土耕作，為玉米生長營造出一個(gè)溫暖、疏松的苗床，同時(shí)還可以將肥料深施于苗帶土壤中（地表下15—20 cm處）。苗帶之間保持秸稈覆蓋，秸稈覆蓋度超過50%。這樣就在秸稈覆蓋保水保土的前提下，極大地改善了播種質(zhì)量、玉米生長和養(yǎng)分吸收，比免耕具有顯著的增產(chǎn)效果[61-62]。經(jīng)過一個(gè)生長季后，秸稈可以充分腐解，不影響下一年的作業(yè)[63]。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)于2015年從美國引進(jìn)了條耕技術(shù)及裝備，生產(chǎn)出2FQ-2984-4 型條耕機(jī)（圖2），可以進(jìn)行單行條耕，在耕作苗帶的同時(shí)，將秸稈有效地控制在行間，顯著改善了玉米播種質(zhì)量和出苗效果，對于大面積推廣秸稈覆蓋還田，實(shí)現(xiàn)保水保土，具有良好應(yīng)用前景[64]。根據(jù)相同的原理，近年來國內(nèi)一些廠家研制了具有類似功能、并適宜于寬窄行種植的條帶耕作機(jī)械，正逐步得到推廣應(yīng)用。未來的改進(jìn)方向是條耕施肥一體化，條耕的同時(shí)施基肥，為玉米播種機(jī)減輕負(fù)擔(dān)，有利于提高播種作業(yè)效率和播種質(zhì)量。

圖2 玉米條帶耕作機(jī)械作業(yè)與玉米苗期生長效果

2.4 水稻側(cè)深施肥農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)

水稻生育期間的追肥，通常是人工撒肥，這在規(guī)?；?jīng)營條件下已不可能。因此需要從農(nóng)藝農(nóng)機(jī)兩方面尋找新的技術(shù)途徑。近些年來，水稻一次性側(cè)深施肥技術(shù)研究取得了較大進(jìn)展。該技術(shù)是在播種或插秧機(jī)上加裝施肥裝置，在進(jìn)行水稻直播或者插秧的同時(shí)，將基蘗肥集中深施于種子或秧苗側(cè)下方3—5 cm[65]。在直播稻方面，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文院士課題組提出了水稻穴播同步側(cè)位深施肥技術(shù)，研制了配套機(jī)械，可實(shí)現(xiàn)“開溝、起壟、施肥、穴播”聯(lián)合作業(yè)，在兩條播種溝中間形成施肥溝和蓄水溝（圖3）。蓄水溝為播種溝中的水稻提供生長用水，施肥溝中的肥料為兩側(cè)的水稻供應(yīng)肥料，肥料定量均勻地施入并覆土。多年田間試驗(yàn)表明，這一技術(shù)的增產(chǎn)效果可達(dá)8.5%— 29.5%[66-68]。

在插秧模式下，陳長海[69]對水稻插秧機(jī)側(cè)深施肥技術(shù)及裝置進(jìn)行了研究，采用螺旋絞龍強(qiáng)制排肥，在插秧時(shí)將肥料施入秧苗側(cè)下3—5 cm的土層中。左興健等[70]研制了風(fēng)送式水稻側(cè)深精準(zhǔn)施肥裝置，通過鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制氣吹輸送肥料，施肥深度及肥料距秧苗之間的距離可通過排肥口與滑動板之間的距離進(jìn)行調(diào)整。肥料在風(fēng)力和重力的作用下，集中施于秧苗側(cè)下方，肥料在水稻根系附近形成一條“貯肥庫”，持續(xù)提供養(yǎng)分供水稻吸收[71]。

為滿足水稻全生育期氮素需求，側(cè)深施肥通常是采用一次性施用緩/控釋氮肥。朱從樺等[72]研究表明，側(cè)深施控釋尿素（25℃釋放期60 d）比普通尿素人工撒肥增產(chǎn)9.7%—10.4%。鐘雪梅等[73]結(jié)果表明，機(jī)插側(cè)深施控釋摻混肥可使早、晚稻增產(chǎn)20.9%和5.2%，氮肥利用率提高4.2%和10.2%，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合的輕簡化水稻種植。緩控釋肥料中，硫包衣尿素的氮釋放偏早，后期供氮不足；樹脂包衣尿素、脲甲醛的氮釋放偏晚，前期氮供應(yīng)不足[74]。但KE等[75]結(jié)果表明，在側(cè)深施肥條件下硫包衣尿素和摻混肥料效果較好。李剛?cè)A等[76]根據(jù)水稻的“雙峰”需肥規(guī)律，將不同釋放模式的肥料進(jìn)行組配，研制出氮素釋放周期與水稻需肥規(guī)律相吻合的新型緩混肥，創(chuàng)新出水稻機(jī)插緩混一次施肥技術(shù)。

圖3 同步側(cè)深施肥型水稻精量穴直播機(jī)與施肥效果

2.5 小麥機(jī)械化追肥技術(shù)

在小麥-玉米兩熟期，小麥春季追肥是調(diào)控群體大小的重要手段，通常不能省略。傳統(tǒng)的小麥撒肥機(jī)通常采用外槽輪式或絞龍式排肥器，存在撒肥幅寬小、撒肥不勻問題，導(dǎo)致小麥生長不齊，群體質(zhì)量差。宋衛(wèi)堂等[77]研發(fā)了水平圓盤式撒肥機(jī)，肥料靠自重通過排肥口落到撒肥盤上，撒肥盤以一定速度旋轉(zhuǎn)，肥料顆粒在自身離心力的作用下向外拋撒，實(shí)現(xiàn)了寬幅高效的作業(yè)要求，但是撒肥均勻性仍有待提高[78]。張睿等[79]通過在撒肥盤上間隔均勻分布不同長短的葉片，從而改變肥料顆粒拋撒的距離，進(jìn)一步提高撒肥均勻度。

將肥料撒在土壤表層，如果灌水不及時(shí)，會加重氮肥損失。為此，馮慧敏等[80]研制了小麥深施機(jī)械，利用雙圓盤式開溝器在小麥種植行中間滾動前進(jìn)，完成切土開溝。排肥器將肥料施入土層下10 cm處，然后覆土。由于小麥屬密植作物，為避免追肥機(jī)械傷害麥苗，需要在拖拉機(jī)上加裝衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對行作業(yè)。同時(shí)，有必要研究適宜機(jī)械作業(yè)的最佳小麥行距。

隨著液體肥料的發(fā)展，使用液體施肥機(jī)進(jìn)行小麥追肥成為可能（圖4）。王金峰等[81]研制了液體肥噴施裝置，作業(yè)時(shí)噴肥針插入土壤中，液體肥輸送到噴肥針內(nèi)腔，由噴肥針的噴口噴出注入土壤內(nèi)，機(jī)械繼續(xù)前進(jìn)，噴液自控閥停止向噴肥針配送液體肥，噴肥針停止噴施，執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動噴肥針從土壤中退出，完成一次液體肥噴施作業(yè)。李金朋等[82]研制了點(diǎn)狀注肥機(jī)，采用自走輪、計(jì)量泵和分流器相結(jié)合，完成液體肥的均勻分流，作業(yè)時(shí)通過點(diǎn)狀注肥輪注入8—10 cm土層中，完成施肥過程。當(dāng)前，注肥機(jī)還在試制階段，追肥行距、追肥間距、注肥深度和追肥量等還缺少可靠參數(shù)，但其節(jié)肥增產(chǎn)潛力較大，值得深入研究。

2.6 變量施肥技術(shù)

作物群體內(nèi)單株生長差異大，株間相互競爭，會導(dǎo)致單位面積產(chǎn)量下降。原因之一是農(nóng)田土壤肥力不勻。基于土壤養(yǎng)分變異的精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)是將農(nóng)田土壤細(xì)化為小地塊單元，依據(jù)土壤養(yǎng)分和作物生長狀況等信息編制出施肥變量作業(yè)處方信息[83]，調(diào)節(jié)不同地塊單元的施肥，可以有效解決同一地塊內(nèi)土壤肥力和作物長勢不一致的問題。目前，國外變量施肥技術(shù)（variable rate fertilization）應(yīng)用比較成熟，通過嵌入高速計(jì)算機(jī)，結(jié)合3S技術(shù)（GPS、GIS和RS）搭配電子傳感器，可實(shí)現(xiàn)對作物屬性的實(shí)時(shí)監(jiān)測甚至預(yù)測，從而最大限度地減少肥料過量投入，達(dá)到精準(zhǔn)調(diào)控的目的[84-85]。國內(nèi)變量施肥技術(shù)及配套機(jī)械處于理論探索與試驗(yàn)研究階段，通過引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的模式，研制變量施肥系統(tǒng)與排肥機(jī)構(gòu)，集成了多種精準(zhǔn)變量施肥機(jī)械。張睿等[86]設(shè)計(jì)了一種基于處方圖的鏈條輸送式變量施肥拋撒裝置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)變量拋撒施肥作業(yè)。施印炎等[87]研制了水稻變量施肥控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了離心勻肥罩式水稻變量撒肥機(jī)，提高了撒肥作業(yè)時(shí)的控制精度。王金武等[88]研制了液體肥施肥技術(shù)及配套深施型液體變量施肥機(jī)，根據(jù)獲得的GIS施肥處方圖，由液體變量施肥系統(tǒng)控制，通過扎穴機(jī)構(gòu)將液體肥施入作物根系下12—15 cm的土層中，實(shí)現(xiàn)進(jìn)土噴施、離土停噴實(shí)時(shí)變量的作業(yè)效果。

圖4 小麥液體肥注肥機(jī)

3 展望

3.1 重視液體肥追肥機(jī)械裝備及產(chǎn)品的研發(fā)

從國際養(yǎng)分管理的發(fā)展歷史看，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和降低肥料生產(chǎn)運(yùn)輸成本的要求，液體水溶肥、液體有機(jī)肥的應(yīng)用將越來越普遍，這就需要開發(fā)適合的液體追肥裝備，包括播種與液體施肥一體化機(jī)械、液體化肥追肥機(jī)械、固液混合有機(jī)肥施肥機(jī)械、水肥一體化系統(tǒng)裝備（包括管道鋪設(shè)與回收、水體凈化、水肥供應(yīng)智能控制等）、葉面肥噴灑無人機(jī)等，將肥料注施到土壤合適的位置或噴灑到植株表面，提高施肥作業(yè)效率和肥料利用率，減少作業(yè)成本。在肥料產(chǎn)品方面，應(yīng)針對不同的液體肥機(jī)械化施用技術(shù)及作物生長的需要，研發(fā)相應(yīng)的液體肥產(chǎn)品，包括液體肥中養(yǎng)分的濃度、組成、劑型等等。同時(shí)，應(yīng)深入研究施用液體肥料對作物生長及產(chǎn)量形成的影響，制定配套的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)方案。

3.2 數(shù)字化、信息化、智能化背景下農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新

現(xiàn)有的施肥機(jī)械普遍缺少排肥監(jiān)控系統(tǒng)及作業(yè)質(zhì)量評價(jià)體系，農(nóng)機(jī)手本身的駕駛經(jīng)驗(yàn)也會增加施肥作業(yè)質(zhì)量差異。因此，迫切需要施肥機(jī)械向自動化、智能化方向發(fā)展，以提高施肥機(jī)械工作效率和精準(zhǔn)程度。精準(zhǔn)施肥是未來施肥技術(shù)的重要發(fā)展方向。基于土壤養(yǎng)分的變量施肥技術(shù)，需要與快速無損診斷土壤養(yǎng)分的診斷技術(shù)相配套。隨著高光譜、多光譜遙感技術(shù)的逐步完善，基于植物營養(yǎng)診斷的精準(zhǔn)養(yǎng)分管理成為可能。此時(shí)，基于植株?duì)I養(yǎng)診斷的養(yǎng)分管理專家決策系統(tǒng)至關(guān)重要，而這些工作需要與區(qū)域特異性作物種植模式（行株距、品種、播期、密度等等）相結(jié)合，才能實(shí)用化。

3.3 因地制宜制定農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合養(yǎng)分管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程

當(dāng)前，絕大多數(shù)農(nóng)藝研究集中在如何提高作物產(chǎn)量，農(nóng)藝研究人員對農(nóng)機(jī)具的性能及作業(yè)特點(diǎn)了解不多，提出的農(nóng)藝技術(shù)模式，常常忽視農(nóng)機(jī)作業(yè)的可行性，這對農(nóng)機(jī)制造和推廣應(yīng)用造成一定困難。在高產(chǎn)作物栽培技術(shù)研發(fā)過程中，除了保證作物產(chǎn)量外，也應(yīng)該考慮機(jī)械化作業(yè)效率，考查綜合經(jīng)濟(jì)效益，并為農(nóng)機(jī)裝備提供合理的農(nóng)藝學(xué)參數(shù)，保證機(jī)械作業(yè)的可行性、作業(yè)效率和穩(wěn)定性。例如目前不同區(qū)域的玉米種植行距有很大差異，包括50、55、60和65 cm以及各種比例的寬窄行種植，不同行距之間的產(chǎn)量并不一定有顯著差異，但卻給機(jī)械作業(yè)帶來很大麻煩，也降低機(jī)械作業(yè)效率。再比如，分層施肥對作物可能有一定程度的增產(chǎn)效果，但需要消耗更大的機(jī)械動力，不同肥料如何分層也缺乏充分的科學(xué)依據(jù)。因此，在作物高產(chǎn)高效相關(guān)國家重大研究計(jì)劃中，應(yīng)組建農(nóng)機(jī)與栽培、土肥等多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)隊(duì)伍，針對不同區(qū)域的土壤、氣候及社會經(jīng)濟(jì)條件，充分考慮高產(chǎn)農(nóng)藝技術(shù)與農(nóng)機(jī)配套裝備的要求，制定機(jī)械化作業(yè)條件下養(yǎng)分管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程，并在較長時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定。

3.4 重視農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合人才培養(yǎng)與示范平臺建設(shè)

我國目前農(nóng)業(yè)大學(xué)體系中，栽培、土肥、農(nóng)機(jī)分別屬于農(nóng)學(xué)院、資源與環(huán)境學(xué)院和工學(xué)院，培養(yǎng)的人才基本上不同時(shí)具備農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝知識與技能。在研究層面上，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝這兩方面的研究人員平時(shí)鮮有交流與合作，兩個(gè)行業(yè)之間的信息交流不暢通，這極大地限制了農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)的融合發(fā)展。更有甚者，現(xiàn)實(shí)中經(jīng)常看到農(nóng)學(xué)研究人員自己研發(fā)需要的農(nóng)業(yè)機(jī)具，這很難保證農(nóng)機(jī)的質(zhì)量。為此，建議加強(qiáng)對農(nóng)藝研究人員的機(jī)械化培訓(xùn)，獲得相應(yīng)的證書資質(zhì)。同時(shí)，鼓勵農(nóng)機(jī)農(nóng)藝人才的合作研究，促進(jìn)兩方面研究人員對農(nóng)藝農(nóng)機(jī)技術(shù)的綜合理解。對農(nóng)業(yè)合作社理事長和農(nóng)機(jī)手，則應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝兩方面的培訓(xùn)。在國家農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)推廣與管理機(jī)制方面，建議在典型生產(chǎn)區(qū)域建設(shè)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝綜合技術(shù)示范平臺，使之成為農(nóng)機(jī)農(nóng)藝科研人員、農(nóng)戶、農(nóng)機(jī)企業(yè)的合作交流平臺，示范標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合作物生產(chǎn)綜合技術(shù)，向廣大農(nóng)戶示范推廣，減少農(nóng)民自主購買農(nóng)機(jī)的盲目性，合理配置不同作業(yè)機(jī)械及其動力，經(jīng)濟(jì)高效地發(fā)揮農(nóng)機(jī)機(jī)械的生產(chǎn)力，有力推動我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的高質(zhì)量發(fā)展。

[1] FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). FAOSTAT. http://www.fao.org/faostat/en/#home.2010.10.

[2] 林葆, 林繼雄, 李家康. 長期施肥的作物產(chǎn)量和土壤肥力變化. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 1994(1): 6-18.

LIN B, LIN J X, LI J K. The changes of crop yield and soil fertility with long-term fertilizer application. Plant Nutrition and Fertilizing Science, 1994(1): 6-18. (in Chinese)

[3] 張福鎖. 測土配方施肥技術(shù). 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2011.

ZHANG F S. Soil Testing and Fertilization Recommendation. Beijing: China Agricultural University Press, 2011. (in Chinese)

[4] 張福鎖. 協(xié)調(diào)作物高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)研究與應(yīng)用. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2008.

ZHANG F S. Research and Application of Integrated Nutrient Resource Management Technology for Reconciling High Crop Yield and Environmental Protection. Beijing: China Agricultural University Press.2008. (in Chinese)

[5] 趙春江, 薛緒掌, 王秀, 陳立平, 潘瑜春, 孟志軍. 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的研究進(jìn)展與展望. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2003, 19(4): 7-12. doi:10.3321/j.issn: 1002-6819.2003.04.002.

ZHAO C J, XUE X Z, WANG X, CHEN L P, PAN Y C, MENG Z J. Advance and prospects of precision agriculture technology system. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2003, 19(4): 7-12. doi:10.3321/j.issn: 1002-6819.2003.04.002 (in Chinese)

[6] 趙秉強(qiáng). 新型肥料. 北京: 科學(xué)出版社, 2013.

ZHAO B Q. New Fertilizers. Beijing: Science Press, 2013. (in Chinese)

[7] 白由路. 國內(nèi)外施肥機(jī)械的發(fā)展概況及需求分析. 中國土壤與肥料, 2016(3): 1-4. doi:10.11838/sfsc.20160301.

BAI Y L. Analysis of the development and the demands of fertilization machinery. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2016(3): 1-4. doi:10.11838/sfsc.20160301. (in Chinese)

[8] 羅錫文. 對加速我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的思考. 農(nóng)業(yè)工程, 2011, 1(4): 1-8, 56.

LUO X W. Thoughts on accelerating the development of agricultural mechanization in China. Agricultural Engineering, 2011, 1(4): 1-8, 56. (in Chinese)

[9] 羅錫文, 廖娟, 胡煉, 臧英, 周志艷. 提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2016, 32(1): 1-11.

LUO X W, LIAO J, HU L, ZANG Y, ZHOU Z Y. Improving agricultural mechanization level to promote agricultural sustainable development. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(1): 1-11. (in Chinese)

[10] 潘彪, 田志宏. 購機(jī)補(bǔ)貼政策對中國農(nóng)業(yè)機(jī)械使用效率的影響分析. 中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì), 2018(6): 21-37.

PAN B, TIAN Z H. The impacts of agricultural machinery purchase subsidy policies on the utilization efficiency of agricultural machinery in China. Chinese Rural Economy, 2018(6): 21-37. (in Chinese)

[11] 張福鎖, 王激清, 張衛(wèi)峰, 崔振嶺, 馬文奇, 陳新平, 江榮風(fēng). 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑. 土壤學(xué)報(bào), 2008, 45(5): 915-924. doi:10.3321/j.issn: 0564-3929.2008.05.018.

ZHANG F S, WANG J Q, ZHANG W F, CUI Z L, MA W Q, CHEN X P, JIANG R F. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5): 915-924. doi:10.3321/j.issn: 0564-3929.2008.05.018. (in Chinese)

[12] DUCSAY L, LO?EK O. Effect of topdressing with nitrogen on the yield and quality of winter wheat grain. Plant, Soil and Environment, 2011, 50(7): 309-314. doi:10.17221/4037-pse.

[13] PAN S G, HUANG S Q, ZHAI J, WANG J P, CAO C G, CAI M L, ZHAN M, TANG X R. Effects of N management on yield and N uptake of rice in central China. Journal of Integrative Agriculture, 2012, 11(12): 1993-2000. doi:10.1016/S2095-3119(12)60456-0.

[14] 高強(qiáng), 馮國忠, 王志剛. 東北地區(qū)春玉米施肥現(xiàn)狀調(diào)查. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2010, 26(14): 229-231.

GAO Q, FENG G Z, WANG Z G. Present situation of fertilizer application on spring maize in northeast China. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010, 26(14): 229-231. (in Chinese)

[15] 吳良泉. 基于“大配方、小調(diào)整”的中國三大糧食作物區(qū)域配肥技術(shù)研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014.

WU L Q. Fertilizer recommendations for three major cereal crops based on regional fertilizer formula and site specific adjustment in China[D]. Beijing: China Agricultural University, 2014. (in Chinese)

[16] 張福鎖, 崔振嶺, 陳新平. 高產(chǎn)高效養(yǎng)分管理技術(shù). 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2012.

ZHANG F S, CUI Z L, CHEN X P. Nutrient Management Technology for High-Yield and High-Efficiency Crop Production. Beijing: China Agricultural University Press, 2012. (in Chinese)

[17] 李金鵬, 宋文越, 姚春生, 周曉楠, 張震, 王志敏, 張英華. 微噴水肥一體化對冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2020, 25(3): 1-9. doi:10.11841/j.issn.1007-4333.2020.03.01.

LI J P, SONG W Y, YAO C S, ZHOU X N, ZHANG Z, WANG Z M, ZHANG Y H. Effects of nitrogen fertilizer application and micro-sprinkling irrigation integration on grain yield and water use efficiency of winter wheat. Journal of China Agricultural University, 2020, 25(3): 1-9. doi:10.11841/j.issn.1007-4333.2020.03. 01. (in Chinese)

[18] 蘇效坡, 曾愛軍, 米國華. 中國和美國雨養(yǎng)玉米區(qū)機(jī)械化施肥技術(shù)比較分析. 玉米科學(xué), 2015, 23(6): 142-148. doi:10.13597/j.cnki. maize.science.20150625.

SU X P, ZENG A J, MI G H. Current status of mechanized fertilization techniques in rain-fed maize in China and the USA. Journal of Maize Sciences, 2015, 23(6): 142-148. doi:10.13597/j.cnki. maize.science.20150625. (in Chinese)

[19] MATSUNAMI T, NOTOYA M, MATSUNAMI M, KON K. Effect of no topdressing on yield and grain quality of sparsely planted rice cultivar akitakomachi in Akita prefecture. Japanese Journal of Crop Science, 2016, 85(1): 1-9. doi:10.1626/jcs.85.1.

[20] FUKUSHIMA A, OHTA H, YOKOGAMI N, TSUDA N. Effects of nitrogen topdressing time on growth, yield, grain appearance and eating quality of the rice varieties bred by Tohoku Agricultural Research Center. Japanese Journal of Crop Science, 2017, 86(1): 7-14. doi:10.1626/jcs.86.7.

[21] YAO Z S, ZHENG X H, ZHANG Y N, LIU C Y, WANG R, LIN S, ZUO Q, BUTTERBACH-BAHL K. Urea deep placement reduces yield-scaled greenhouse gas (CH4and N2O) and NO emissions from a ground cover rice production system. Scientific Reports, 2017, 7: 11415. doi:10.1038/s41598-017-11772-2.

[22] PAN S G, WEN X C, WANG Z M, UMAIR A, TIAN H, DUAN M Y, MO Z W, FAN P S, TANG X R. Benefits of mechanized deep placement of nitrogen fertilizer in direct-seeded rice inSouth China. Field Crops Research, 2017, 203: 139-149. doi:10.1016/j.fcr.2016.12.011.

[23] 丁艷鋒, 李剛?cè)A, 李偉瑋, 高深, 汪瑜輝, 劉正輝, 陳琳, 丁承強(qiáng), 唐設(shè), 江瑜. 水稻機(jī)插緩混一次施肥技術(shù)的研發(fā)與示范. 中國稻米, 2020, 26(5): 11-15. doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2020.05.002.

DING Y F, LI G H, LI W W, GAO S, WANG Y H, LIU Z H, CHEN L, DING C Q, TANG S, JIANG Y. Introduction to the one-time fertilization technology for mechanized transplanting rice: side deep application of controlled-release blend fertilizer. China Rice, 2020, 26(5): 11-15. doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2020.05.002. (in Chinese)

[24] 王曉丹, 向鏡, 張玉屏, 張義凱, 王亞梁, 陳惠哲. 水稻機(jī)插同步側(cè)深施肥技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用. 中國稻米, 2020, 26(5): 53-57. doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2020.05.012.

WANG X D, XIANG J, ZHANG Y P, ZHANG Y K, WANG Y L, CHEN H Z. Research advances and application of rice mechanized transplanting with side deep fertilization technology. China Rice, 2020, 26(5): 53-57. doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2020.05.012. (in Chinese)

[25] LIU T Q, FAN D J, ZHANG X X, CHEN J, LI C F, CAO C G. Deep placement of nitrogen fertilizers reduces ammonia volatilization and increases nitrogen utilization efficiency in no-tillage paddy fields in central China. Field Crops Research, 2015, 184: 80-90. doi:10.1016/ j.fcr.2015.09.011.

[26] NKEBIWE P M, WEINMANN M, BAR-TAL A, MüLLER T. Fertilizer placement to improve crop nutrient acquisition and yield: a review and meta-analysis. Field Crops Research, 2016, 196: 389-401. doi:10.1016/j.fcr.2016.07.018.

[27] 米國華, 伍大利, 陳延玲, 夏婷婷, 馮國忠, 李前, 石東峰, 蘇效坡, 高強(qiáng). 東北玉米化肥減施增效技術(shù)途徑探討. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018, 51(14): 2758-2770. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.14.013.

MI G H, WU D L, CHEN Y L, XIA T T, FENG G Z, LI Q, SHI D F, SU X P, GAO Q. The ways to reduce chemical fertilizer input and increase fertilizer use efficiency in maize in northeast China. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(14): 2758-2770. doi:10.3864/j.issn.0578- 1752.2018.14.013. (in Chinese)

[28] REEVES D W, TOUCHTON J T, BURMESTER C H. Starter fertilizer combinations and placement for conventional and no-tillage corn. Journal of Fertilizer Issues,1986, 3(3): 80-85.

[29] REHM G W, EVANS S D., NELSON W W, RANDALL G W. Influence of placement of phosphorus and potassium on yield of corn and soybeans. Journal of Fertilizer Issues,1988(5): 6-13.

[30] TOUCHTON, J T. Starter fertilizer combinations for corn grown on soils high in residual-P. Journal of fertilizer issues,1988, 5(4): 126-130.

[31] 黃燕, 汪春, 衣淑娟. 液體肥料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景. 農(nóng)機(jī)化研究, 2006, 28(2): 198-200. doi:10.3969/j.issn.1003-188X.2006.02.072.

HUANG Y, WANG C, YI S J. The application situation of fluid fertilizer and its developmental prospects. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2006, 28(2): 198-200. doi:10.3969/j.issn. 1003-188X.2006.02.072. (in Chinese)

[32] XUE X Y, XU X F, ZHANG Z L, ZHANG B, SONG S R, LI Z, HONG T S, HUANG H X. Variable rate liquid fertilizer applicator for deep-fertilization in precision farming based on ZigBee technology. 6th International-Federation-of-Automatic-Control (IFAC) Conference on Sensing, Control and Automation Technologies for Agriculture. 2019, 52(30):43-50.

[33] SINGH J, MAHAL J S, MANES G S, MANJEET S, SINGH J, SINGH M. Development and evaluation of nitrogen (liquid Urea) applicator for straw mulched no-till wheat. Agricultural Engineering International: CIGR Journal,2013, 15(4): 30-38.

[34] CHEN Y, SAMSON R. Integration of liquid manure into conservation tillage corn systems. Transactions of the ASAE, 2002, 45(3): 629-638. doi:10.13031/2013.8826.

[35] 郎春玲, 王金武, 王金峰, 何劍南, 郗曉煥. 深施型液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2013, 44(2): 43-47, 62.

LANG C L, WANG J W, WANG J F, HE J N, XI X H. Variable fertilizer control system for deep-fertilization liquid fertilizer applicator. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2013, 44(2): 43-47, 62. (in Chinese)

[36] CHIANG P N, OU-YANG T, CHIOU C S, LIN Y, WANG M K, LIU C C. Reclamation of zinc-contaminated soil using a dissolved organic carbon solution prepared using liquid fertilizer from food-waste composting. Journal of Hazardous Materials, 2016, 301: 100-105. doi:10.1016/j.jhazmat.2015.08.015.

[37] PETPERSEN J M, SVENDSEN J A, ?VLAND S. A method of studying the influence of fertilizer particle size on the distribution from a twin-disc spreader. Journal of Agricultural Engineering Research, 1991, 50: 291-303. doi:10.1016/S0021-8634(05)80021-6.

[38] MALGERYD J, WETTERBERG C. Physical properties of solid and liquid manures and their effects on the performance of spreading machines. Journal of Agricultural Engineering Research, 1996, 64(4): 289-298. doi:10.1006/jaer.1996.0070.

[39] BERNIK R, DUHOVNIK J, BENEDICIC J. The design of more usable manure spreader. Actual Tasks on Agricultural Engineering- Zagreb, 2003, 31: 177-185.

[40] 舒暢. 液態(tài)肥不好使已成過去時(shí)丹青諾和液態(tài)糞肥還田模式得到認(rèn)可. 農(nóng)民日報(bào), 2021-03-06.

SHU C. Liquid fertilizer is a thing of the past, Denzinno and liquid manure return model is recognized. Farmers' Daily, 2021-03-06. (in Chinese)

[41] 楊軼囡, 吳迪, 劉文明, 舒坤良, 臧笑磊, 單魁賢. 吉林省玉米秸稈資源化利用的問題與對策研究. 玉米科學(xué), 2016, 24(2): 171-174. doi:10.13597/j.cnki.maize.science.20160230.

YANG Y N, WU D, LIU W M, SHU K L, ZANG X L, SHAN K X. Maize straw resource utilization and countermeasures in Jilin Province. Journal of Maize Sciences, 2016, 24(2): 171-174. doi:10.13597/j.cnki. maize.science.20160230. (in Chinese)

[42] 石東峰, 米國華. 玉米秸稈覆蓋條耕技術(shù)及其應(yīng)用. 土壤與作物, 2018, 7(3): 349-355. doi:10.11689/j.issn.2095-2961.2018.03.010.

SHI D F, MI G H. Straw mulching strip-till technology and its application in corn production. Soil and Crop, 2018, 7(3): 349-355. doi:10.11689/j.issn.2095-2961.2018.03.010. (in Chinese)

[43] FENG X M, HAO Y B, LATIFMANESH H, LAL R, CAO T H, GUO J R, DENG A X, SONG Z W, ZHANG W J. Effects of subsoiling tillage on soil properties, maize root distribution, and grain yield on mollisols of northeastern China. Agronomy Journal, 2018, 110(4): 1607-1615. doi:10.2134/agronj2018.01.0027.

[44] ZHANG M H, WANG Z M, LUO X W, ZANG Y, YANG W W, XING H, WANG B L, DAI Y Z, . Review of precision rice hill-drop drilling technology and machine for paddy. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2018, 11(3): 1-11. doi:10.25165/j.ijabe. 20181103.4249.

[45] 湯海濤, 馬國輝, 羅錫文, 曾山, 許文燕, 龍繼銳, 胡承偉, 馬付建. 水稻機(jī)械精量穴直播定位深施肥節(jié)氮栽培效果研究. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2011, 32(1): 111-114. doi:10.3969/j.issn.1000-0275.2011. 01.025.

TANG H T, MA G H, LUO X W, ZENG S, XU W Y, LONG J R, HU C W, MA F J. Effects of mechanical precise hill-drop drilling and located depth-fertilization on rice nitrogen-saving. Research of Agricultural Modernization, 2011, 32(1): 111-114. doi:10.3969/j.issn. 1000-0275.2011.01.025. (in Chinese)

[46] 郭建華, 趙春江, 王秀, 陳立平. 作物氮素營養(yǎng)診斷方法的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展. 中國土壤與肥料, 2008(4): 10-14. doi:10.3969/j.issn. 1673-6257.2008.04.003

GUO J H, ZHAO C J, WANG X, CHEN L P. Research advancement and status on crop nitrogen nutrition diagnosis. Soil and Fertilizers Sciences in China, 2008(4): 10-14. doi:10.3969/j.issn.1673-6257. 2008.04.003. (in Chinese)

[47] COLOMINA I, MOLINA P. Unmanned aerial systems for photogrammetry and remote sensing: a review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2014, 92: 79-97. doi:10.1016/j. isprsjprs.2014.02.013.

[48] 韓英, 賈如, 唐漢. 精準(zhǔn)變量施肥機(jī)械研究現(xiàn)狀與發(fā)展建議. 農(nóng)業(yè)工程, 2019, 9(5): 1-6. doi:10.3969/j.issn.2095-1795.2019.05.002.

HAN Y, JIA R, TANG H. Research status and development suggestions of precision variable-rate fertilization machine. Agricultural Engineering, 2019, 9(5): 1-6. doi:10.3969/j.issn.2095-1795.2019.05. 002. (in Chinese)

[49] 姬長英, 周俊. 農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展分析. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2014, 45(9): 44-54. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2014.09.008.

JI C Y, ZHOU J. Current situation of navigation technologies for agricultural machinery. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(9): 44-54. doi:10.6041/j.issn.1000- 1298.2014.09.008. (in Chinese)

[50] 王秀, 趙春江, 孟志軍, 陳立平, 潘瑜春, 薛緒掌. 精準(zhǔn)變量施肥機(jī)的研制與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004, 20(5): 114-117. doi:10.3321/ j.issn: 1002-6819.2004.05.024.

WANG X, ZHAO C J, MENG Z J, CHEN L P, PAN Y C, XUE X Z. Design and experiment of variable rate fertilizer applicator. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2004, 20(5): 114-117. doi:10.3321/j.issn: 1002-6819.2004.05.024. (in Chinese)

[51] ZHANG H J, XU C B, WANG J X. Fertilizer strength prediction model based on shape characteristics. IEEE Access, 2021, 9: 87007-87023. doi:10.1109/ACCESS.2021.3068147.

[52] 楊慶璐, 黃幸媛, 王慶杰, 李洪文, 王英博, 王攬?jiān)? 玉米空間分層施肥裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2020, 51(S1): 175-185.

YANG Q L, HUANG X Y, WANG Q J, LI H W, WANG Y B, WANG L Y. Structure optimization and experiment of corn layered fertilization device. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2020, 51(S1): 175-185. (in Chinese)

[53] 孟曉琛, 張富倉, 劉藍(lán)驕, 陸軍勝, 何平如, 肖超. 播期和水氮互作對滴灌施肥春玉米生長和水氮利用的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2020, 26(10): 1794-1804. doi:10.11674/zwyf.20088.

MENG X C, ZHANG F C, LIU L J, LU J S, HE P R, XIAO C. Effects of sowing date and water-nitrogen interaction on the growth and water and nitrogen utilization of spring maize under drip fertigation. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2020, 26(10): 1794-1804. doi:10. 11674/zwyf.20088. (in Chinese)

[54] 褚清河, 潘根興, 李健英, 李典友, 張旭輝. 不同施氮量下北方稻田一次與分次施氮對水稻產(chǎn)量的影響. 土壤通報(bào), 2008, 39(1): 82-86. doi:10.19336/j.cnki.trtb.2008.01.016.

CHU Q H, PAN G X, LI J Y, LI D Y, ZHANG X H. Effect of single or multiple N applications under different total N fertilization on rice yield in a paddy soil of North China. Chinese Journal of Soil Science, 2008, 39(1): 82-86. doi:10.19336/j.cnki.trtb.2008.01.016. (in Chinese)

[55] 李前, 陳延玲, 陳曉超, 張潔, 米國華. 基肥、種肥施用技術(shù)對東北春玉米苗期生長及產(chǎn)量的影響. 玉米科學(xué), 2017, 25(1): 147-152. doi:10.13597/j.cnki.maize.science.20170124.

LI Q, CHEN Y L, CHEN X C, ZHANG J, MI G H. Effect of basal and seed fertilizers on seedling growth and grain yield in spring maize in northeast China. Journal of Maize Sciences, 2017, 25(1): 147-152. doi:10.13597/j.cnki.maize.science.20170124. (in Chinese)

[56] 吳小賓. 集約化玉米體系養(yǎng)分高效利用的根層調(diào)控及其機(jī)械化實(shí)現(xiàn)途徑研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué), 2016.

WU X B. Mechanisms and mechanical approaches of root-zone management for efficient nutrient use in intensive cropping system for maize[D]. Beijing: China Agricultural University, 2016. (in Chinese)

[57] 呂小凡, 趙海蓓, 白如霄, 張新疆, 劉玲慧, 危常州. 施用啟動肥對土壤特性、玉米生長及產(chǎn)量的影響. 中國土壤與肥料, 2021(1): 240-246. doi:10.11838/sfsc.1673-6257.19600.

Lü X F, ZHAO H B, BAI R X, ZHANG X J, LIU L H, WEI C Z. Effect of starter fertilizer on yield, growth and soil characteristics of maize. Soils and Fertilizers Sciences in China, 2021(1): 240-246. doi:10.11838/sfsc.1673-6257.19600. (in Chinese)

[58] 胡紅, 李洪文, 王慶杰, 何進(jìn), 張翼夫, 陳婉芝, 王憲良. 玉米行間定點(diǎn)扎穴深施追肥機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2016, 32(24): 26-35. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.004.

HU H, LI H W, WANG Q J, HE J, ZHANG Y F, CHEN W Z, WANG X L. Design and experiment of targeted hole-pricking and deep-application fertilizer applicator between corn rows. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(24): 26-35. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.004. (in Chinese)

[59] 袁文勝, 李坤, 金誠謙, 胡敏娟, 張文毅. 穴施肥排肥器設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)機(jī)化研究, 2018, 40(1): 145-149, 165. doi:10.13427/j.cnki.njyi. 2018.01.027.

YUAN W S, LI K, JIN C Q, HU M J, ZHANG W Y. Design and experiment of hill placement fertilizer applicator. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2018, 40(1): 145-149, 165. doi:10.13427/j.cnki.njyi.2018.01.027. (in Chinese)

[60] VYN T J, RAIMBAULT B A. Evaluation of strip tillage systems for corn production in Ontario. Soil and Tillage Research, 1992, 23(1/2): 163-176. doi:10.1016/0167-1987(92)90012-Z.

[61] PITTELKOW C M, LIANG X Q, LINQUIST B A, VAN GROENIGEN K J, LEE J, LUNDY M E, VAN GESTEL N, SIX J, VENTEREA R T, VAN KESSEL C. Productivity limits and potentials of the principles of conservation agriculture. Nature, 2015, 517(7534): 365-368. doi:10.1038/nature13809.

[62] KOVáCS P, VYN T J. Full-season retrospectives on causes of plant-to-plant variability in maize grain yield response to nitrogen and tillage. Agronomy Journal, 2014, 106(5): 1746-1757. doi:10.2134/ agronj14.0173.

[63] AL-KAISI M, LICHT M A. Effect of strip tillage on corn nitrogen uptake and residual soil nitrate accumulation compared with no-tillage and chisel plow. Agronomy Journal, 2004, 96(4): 1164-1171. doi:10. 2134/agronj2004.1164.

[64] 石東峰. 東北雨養(yǎng)區(qū)春玉米秸稈覆蓋條耕技術(shù)研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué), 2018.

SHI D F. The research of straw mulching strip-till technology in rain-fed spring maize area in Northeast of China[D]. Beijing: China Agricultural University, 2018. (in Chinese)

[65] 位國建, 薦世春, 崔榮江, 李娜. 水稻機(jī)插秧同步側(cè)深施肥技術(shù)分析及試驗(yàn). 農(nóng)機(jī)化研究, 2017, 39(9): 190-194. doi:10.13427/j.cnki. njyi.2017.09.037.

WEI G J, JIAN S C, CUI R J, LI N. Analysis and experiment of mechanical transplanting rice sync with the side deep fertilizing technology. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2017, 39(9): 190-194. doi:10.13427/j.cnki.njyi.2017.09.037. (in Chinese)

[66] 羅錫文, 蔣恩臣, 王在滿, 唐湘如, 李就好, 陳偉通. 開溝起壟式水稻精量穴直播機(jī)的研制. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2008, 24(12): 52-56. doi:10.3321/j.issn: 1002-6819.2008.12.011.

LUO X W, JIANG E C, WANG Z M, TANG X R, LI J H, CHEN W T. Precision rice hill-drop drilling machine. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008, 24(12): 52-56. doi:10. 3321/j.issn: 1002-6819.2008.12.011. (in Chinese)

[67] 王在滿, 羅錫文, 唐湘如, 馬國輝, 張國忠, 曾山. 基于農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合的水稻精量穴直播技術(shù)及機(jī)具. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 31(1): 91-95. doi:10.3969/j.issn.1001-411X.2010.01.022.

WANG Z M, LUO X W, TANG X R, MA G H, ZHANG G Z, ZENG S. Precision rice hill-direct-seeding technology and machine based on the combination of agricultural machinery and agronomic technology. Journal of South China Agricultural University, 2010, 31(1): 91-95. doi:10.3969/j.issn.1001-411X.2010.01.022. (in Chinese)

[68] 曾山, 湯海濤, 羅錫文, 馬國輝, 王在滿, 臧英, 張明華. 同步開溝起壟施肥水稻精量旱穴直播機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(20): 12-19.

ZENG S, TANG H T, LUO X W, MA G H, WANG Z M, ZANG Y, ZHANG M H. Design and experiment of precision rice hill-drop drilling machine for dry land with synchronous fertilizing. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(20): 12-19. (in Chinese)

[69] 陳長海. 水稻插秧機(jī)螺旋攪龍式側(cè)深施肥裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]. 大慶: 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué), 2016.

CHEN C H. Design and experimental research on the spiral auger type side deep fertilizer apparatus of rice transplanter[D]. Daqing: Heilongjiang Bayi Agricultural University, 2016. (in Chinese)

[70] 左興健, 武廣偉, 付衛(wèi)強(qiáng), 李立偉, 魏學(xué)禮, 趙春江. 風(fēng)送式水稻側(cè)深精準(zhǔn)施肥裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2016, 32(3): 14-21. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.03.003.

ZUO X J, WU G W, FU W Q, LI L W, WEI X L, ZHAO C J. Design and experiment on air-blast rice side deep precision fertilization device. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(3): 14-21. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016. 03.003. (in Chinese)

[71] 位國建, 薦世春, 付乾坤, 彭強(qiáng)吉. 水稻插秧施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì). 農(nóng)機(jī)化研究, 2015, 37(11): 104-107, 112. doi:10.13427/j.cnki. njyi.2015.11.023.

WEI G J, JIAN S C, FU Q K, PENG Q J. The design of rotary transplanting with fertilizing combine machine. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2015, 37(11): 104-107, 112. doi:10.13427/j. cnki.njyi.2015.11.023. (in Chinese)

[72] 朱從樺, 張玉屏, 向鏡, 張義凱, 武輝, 王亞梁, 朱德峰, 陳惠哲. 側(cè)深施氮對機(jī)插水稻產(chǎn)量形成及氮素利用的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2019, 52(23): 4228-4239. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.23.004.

ZHU C H, ZHANG Y P, XIANG J, ZHANG Y K, WU H, WANG Y L, ZHU D F, CHEN H Z. Effects of side deep fertilization on yield formation and nitrogen utilization of mechanized transplanting rice. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(23): 4228-4239. doi:10.3864/j. issn.0578-1752.2019.23.004. (in Chinese)

[73] 鐘雪梅, 吳遠(yuǎn)帆, 彭建偉, 王剛, 盧文璐, 宋思明, 唐啟源, 湛冬至, 周旋. 控釋摻混肥機(jī)插側(cè)深施實(shí)現(xiàn)雙季稻增產(chǎn)與增效. 水土保持學(xué)報(bào), 2020, 34(4): 256-262. doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.04.038.

ZHONG X M, WU Y F, PENG J W, WANG G, LU W L, SONG S M, TANG Q Y, ZHAN D Z, ZHOU X. Machine-transplanting with Side-deep fertilization of controlled-release blended fertilizer improved yield and nitrogen use efficiency of double-cropping rice. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, 34(4): 256-262. doi:10.13870/j. cnki.stbcxb.2020.04.038. (in Chinese)

[74] 柯健. 氮肥種類和施肥方式對水稻產(chǎn)量及氮素去向的影響[D]. 南京: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2017.

KE J. Effects of different nitrogen fertilizer and placement on grain yield and the fate of nitrogen in paddy soil of machine-transplanted rice[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2017. (in Chinese)

[75] KE J, HE R C, HOU P F, DING C, DING Y F, WANG S H, LIU Z H, TANG S, DING C Q, CHEN L, LI G H. Combined controlled- released nitrogen fertilizers and deep placement effects of N leaching, rice yield and N recovery in machine-transplanted rice. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2018, 265: 402-412. doi:10.1016/j.agee. 2018.06.023.

[76] 李剛?cè)A, 繆學(xué)寬, 丁艷鋒, 邢曉鳴, 王紹華, 劉正輝, 唐設(shè). 一種用于水稻機(jī)插的緩釋復(fù)混肥. CN103922853A, 2014-07-16.

LI G H, MIAO X K, DING Y F, XING X M, WANG S H, LIU Z H, TANG S. A kind of slow-release compound fertilizer for rice machine insertion. CN103922853A, 2014-07-16.

[77] 宋衛(wèi)堂, 封俊, 劉亞佳. 地輪驅(qū)動離心式化肥撒布機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2002, 33(1): 39-42.

SONG W T, FENG J, LIU Y J. Design and performance test of a centrifugal type of fertilizer broadcaster with land-wheel driven. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 2002, 33(1): 39-42. (in Chinese)

[78] 劉彩玲, 黎艷妮, 宋建農(nóng), 馬拓, 王蒙蒙, 王徐建, 張超. 基于EDEM的離心甩盤撒肥器性能分析與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2017, 33(14): 32-39. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.14.005.

LIU C L, LI Y N, SONG J N, MA T, WANG M M, WANG X J, ZHANG C. Performance analysis and experiment on fertilizer spreader with centrifugal swing disk based on EDEM. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017, 33(14): 32-39. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.14.005. (in Chinese)

[79] 張睿, 王秀, 馬偉, 周建軍, 姜凱, 范鵬飛, 馮青春. 變量施肥拋撒機(jī)撒肥機(jī)構(gòu)研究. 農(nóng)機(jī)化研究, 2013, 35(11): 153-155, 163. doi:10.13427/j.cnki.njyi.2013.11.043.

ZHANG R, WANG X, MA W, ZHOU J J, JIANG K, FAN P F, FENG Q C. Design and experiment on spreading mechanism of variable rate fertilizer spreader. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2013, 35(11): 153-155, 163. doi:10.13427/j.cnki.njyi.2013.11.043. (in Chinese)

[80] 馮慧敏, 高娜娜, 孟志軍, 陳立平, 李由, 郭玉明. 基于自動導(dǎo)航的小麥精準(zhǔn)對行深施追肥機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2018, 49(4): 60-67. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2018.04.007.

FENG H M, GAO N N, MENG Z J, CHEN L P, LI Y, GUO Y M. Design and experiment of deep fertilizer applicator based on autonomous navigation for precise row-following. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(4): 60-67. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2018.04.007. (in Chinese)

[81] 王金峰, 王金武, 何劍南. 深施型液態(tài)施肥裝置施肥過程高速攝像分析. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2012, 43(4): 55-59. doi:10.6041/j.issn.1000- 1298.2012.04.012.

WANG J F, WANG J W, HE J N. High-speed capture analysis of fertilization process for deep-fertilization liquid fertilizer device. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2012, 43(4): 55-59. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.012. (in Chinese)

[82] 李金朋, 趙春江, 王秀, 王繼環(huán). 液體點(diǎn)狀注肥機(jī)的分流器均勻性試驗(yàn)研究. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào), 2015, 36(6): 49-53. doi:10.13733/j. jcam.issn.2095-5553.2015.06.013.

LI J P, ZHAO C J, WANG X, WANG J H. Design and experiments on the distribution system of the self-propelled liquid fertilizer machine. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2015, 36(6): 49-53. doi:10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2015.06.013. (in Chinese)

[83] FAR S T, REZAEI-MOGHADDAM K. Impacts of the precision agricultural technologies in Iran: An analysis experts’ perception & their determinants. Information Processing in Agriculture, 2018, 5(1): 173-184. doi:10.1016/j.inpa.2017.09.001.

[84] SCHUMANN A W. Precise placement and variable rate fertilizer application technologies for horticultural crops. HortTechnology, 2010, 20(1): 34-40. doi:10.21273/horttech.20.1.34.

[85] KEMPENAAR C, BEEN T, BOOIJ J, VAN EVERT F, MICHIELSEN J M, KOCKS C. Advances in variable rate technology application in potato in the Netherlands. Potato Research, 2017, 60(3): 295-305. doi:10.1007/s11540-018-9357-4.

[86] 張睿, 王秀, 趙春江, 白由路, 孟志軍, 陳立平. 鏈條輸送式變量施肥拋撒機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(6): 20-25. doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2012.06.004.

ZHANG R, WANG X, ZHAO C J, BAI Y L, MENG Z J, CHEN L P. Design and experiment of variable rate fertilizer spreader with conveyor chain. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(6): 20-25. doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2012. 06.004. (in Chinese)

[87] 施印炎, 陳滿, 汪小旵, MORICE O O, 李成光, 丁為民. 離心勻肥罩式水稻地表變量撒肥機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2018, 49(3): 86-93, 113. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2018.03.010.

SHI Y Y, CHEN M, WANG X C, MORICE O O, LI C G, DING W M. Design and experiment of variable-rate fertilizer spreader with centrifugal distribution cover for rice paddy surface fertilization. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(3): 86-93, 113. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2018.03.010. (in Chinese)

[88] 王金武, 潘振偉, 周文琪, 王金峰, 何劍南, 郎春玲. SYJ-2型液肥變量施肥機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2015, 46(7): 53-58. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.008.

WANG J W, PAN Z W, ZHOU W Q, WANG J F, HE J N, LANG C L. Design and test of SYJ-2 type liquid variable fertilizer. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(7): 53-58. doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2015.07.008. (in Chinese)

Integration of Agricultural Machinery and Agronomic Techniques for Crop Nutrient Management in China

1College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193;2College of Science, China Agricultural University, Beijing 100193;3College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095;4National Engineering Research Centre of Information Technology in Agriculture, Beijing 100097

The efficient nutrient management is essential for agricultural green development. With the increase of farm land scale and the development of agricultural mechanization, the mismatch between agricultural machinery and agronomy in nutrient management becomes increasingly obvious. There is a requirement to coordinate agronomic techniques and machinery operation. This paper analyzed the current situation and improvement direction in nutrient management techniques and agricultural machinery in the cropping system of spring maize in northeast China, winter wheat-summer maize in north China, and rice planting system in south China. It is indicated that efficient fertilizer application technology needs suitable fertilizer application machinery as guarantee, new fertilizer products need new fertilizer application machinery, changing cultivation and tillage methods generates new demand for agricultural machinery, and fertilizer application mechanization to be upgraded by using information and automatic intelligent techniques. At the same time, the fertilizer products and fertilizer application technology innovation need to take into consideration of the feasibility of mechanization. This paper described the research progress of starter fertilizer, synchronized fertilizer application and sowing technology, and straw mulching strip tillage technology in maize, within-season mechanized fertilizer application technology in wheat, mechanized side-depth fertilizer application technology in rice, and mechanized variable fertilizer application technology in China. The suggestions were provided to enhance the integration of agricultural machinery and agronomic technology, so as to upgrade the level of nutrient management of field crops.

wheat; maize; rice; nutrient management; fertilizer application machinery; match machinery with agronomy; agricultural green development

10.3864/j.issn.0578-1752.2022.21.009

2021-09-26；

2021-12-21

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“948”項(xiàng)目（2016X24）、2021年邯鄲市政府智庫重點(diǎn)研究“邯鄲市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新高地戰(zhàn)略研究”

米國華，E-mail：miguohua@cau.edu.cn。霍躍文，E-mail：huoyuewen@cau.edu.cn。米國華和霍躍文為同等貢獻(xiàn)作者。通信作者張福鎖，E-mail：zhangfs@cau.edu.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）