一、申请理由

（一）选题背景

尉氏县地处黄淮海麦区核心地带，其主要耕作制度为冬小麦 - 夏玉米一年两熟。近年来，河南省粮食产量成绩斐然，2024 年粮食总产量达 1343.9 亿斤，连续 8 年稳定在 1300 亿斤以上，且夏粮小麦亩产实现恢复性提升。在此背景下，农业农村部发布《到 2025 年化肥减量化行动方案》，将“精、调、改、替、管”作为农业技术转型与区域措施的关键要点。

尉氏县在农业发展方面已取得一定成果，累计建成约 90 万亩高标准农田，形成了成片整治、设施完善、适合机械化与数字化管理的田块格局，县域粮食产能持续保持高位，具备实现“二十连丰”的坚实基础。

然而，尉氏县农业生产也面临着生态约束与技术机遇并存的局面。一方面，黄淮海两熟体系虽利用度高，但受气候年际差异影响明显。夏季降水集中，冬麦返青拔节期常出现水分错配情况，县域曾记录到连旱过程，对玉米生长的初末期产生显著胁迫。同时，当地土壤以黄河沉积物发育的潮土为主，在乡镇 - 田块尺度上，质地与地力差异分化明显。另一方面，“夏玉米适期晚收 - 冬小麦适期晚播”的“双晚”技术连续被提出，该技术旨在优化周年光温配置、稳定粒重并控制旺长，为氮、磷、钾的时序供应与作业安排预留了协调空间。这些特点决定了尉氏县需要将气象 - 土壤 - 作物三元信息纳入处方计算与作业排程，以减少“肥 - 水 - 期”错配导致的效率损失。

目前，省域层面已构建基于 GIS 的小麦氮磷钾推荐量与配方图，可为“村 - 片 - 田”分区提供参数基础；国家层面的小麦、玉米大面积单产提升技术手册明确了按目标产量、土壤供肥与当季利用率折算的配方思路以及关键时期施肥节点。并且，化肥利用率指标稳步提高，2024 年三大粮食作物化肥利用率达 42.6%，为实现“减量不减产”提供了良好趋势。4R 养分管理与基于大数据 - QUEFTS 模型的 NE 推荐系统已在多个省份试用，指明了“对源、定量、定时、定位”的处方化与智能化发展路径。对于尉氏县而言，在高标准农田与社会化服务体系的条件下，将省域配方图 - 县域测土库 - 处方到田 - 变量施用相衔接，叠加“减氮稳产、补钾保质、微量要素精准补充”的组合策略，是推动精准养分管理与化肥减量协同实施的现实起点。

（二）研究目的

1. 构建适配管理分区与目标：构建适合尉氏县的管理分区与目标体系，明确冬小麦与夏玉米在不同分区的产量区间以及化肥减量幅度，形成能够直接指导处方计算与作业安排的技术框架。

2. 建立数据驱动机制：建立以数据为驱动的处方生成与动态更新机制，整合测土、遥感、气象与田间农情等多方面信息，完成 N、P₂O₅、K₂O 及 S、Zn 等关键养分的优化配置与季内校正，确保实现“算得准、传得准、施得准”的目标。

3. 完成到田验证与推广：在连片示范片完成肥水一体化与变量施用的到田验证工作，形成“源 - 过程 - 系统”协同的减量与稳产方案，配套相应的组织模式与评价体系，并实现分区扩展与规模化推广。

（三）研究意义

本研究对于尉氏县农业的可持续发展具有重要意义。在经济层面，通过精准养分管理与化肥减量协同推广，能够降低农业生产成本，提高肥料利用效率，增加粮食产量和品质，从而提升农民的经济收益。在生态层面，减少化肥的不合理使用可以降低土壤污染、水体富营养化等环境问题的发生风险，保护生态环境。在技术层面，本研究将为尉氏县农业提供一套科学、系统的精准养分管理与化肥减量技术体系，推动农业技术的创新与发展，为黄淮海地区乃至全国类似农业区域提供可借鉴的经验和模式。

（四）研究条件

尉氏县已建成约 90 万亩高标准农田，具备完善的农业基础设施和适合机械化与数字化管理的田块格局，为研究的实施提供了良好的硬件条件。同时，省域层面的基于 GIS 的小麦氮磷钾推荐量与配方图、国家层面的小麦和玉米大面积单产提升技术手册等，为研究提供了丰富的技术参考。此外，当地农业部门、科研机构和农民专业合作社等对农业技术创新有较高的积极性，能够为研究提供人力和物力支持。

二、研究内容

（一）县域分区与目标设定

以土壤类型与地力、工程条件与水源保障、耕作制度与秸秆去向、经营规模与连片度四类信息构建数据底图，制定分区规则与判定阈值，形成“乡镇 - 片区 - 田块”三级管理单元。为每个单元设定合理的、可实现的产量区间与减量目标，严格控制氮、磷、钾的投入上限，给出硫、锌等要素的基础补给策略以及风险提示。形成详细的分区技术要点，明确与高标准农田、社会化服务的衔接方式，确保分区方案能够有效指导农业生产实践。

（二）处方计算与季内校正

依据“目标产量 - 土壤供肥 - 作物需求”的倒推思路，结合当季肥料利用率，推导各分区的基施、种肥同播、关键期追施与叶面补养用量。在肥料选择上，氮源优先选用稳定性或控释产品，以平滑释放曲线；磷注重近根集中施用；钾在秸秆还田情景下动态修正用量；硫、锌根据缺乏概率设定“基础补给量 + 纠偏量”。构建处方图与下发通道，在返青 - 拔节（小麦）与拔节 - 开花（玉米）两个关键窗口，利用遥感长势分级与地面抽测开展一次季内校正，并输出作业提示与安全间隔建议，保证处方与季内实际情况相契合。

（三）到田执行与质量控制

围绕“分区 - 分带 - 分次”的原则落地处方。在播种环节，推广侧深施与种肥同播技术，确保养分准确进入根区；在关键生育期，对于具备条件的田块实施肥水一体化，将追氮与补钾融入一次作业；对于不具备管灌的区块，采用机械条施或带状深施，统一入土深度与行距。微量与叶面补给与病虫草防控统筹安排，由植保无人机依据处方图执行变量喷量。建立作业留痕与抽查机制，确保处方导入设备端的配比与轨迹可追溯；作业后结合叶绿素仪测定与长势热区分析，提出小剂量纠偏建议。形成设备调校与作业质量控制规范，列出条施装置、变速计量组件、处方导入终端、分区阀控管网与无人机等关键装备清单，保障“算得准”能够切实“施得准”。

（四）“源 - 过程 - 系统”协同的减量与稳产路径

在源头层面，引导畜禽粪肥与秸秆资源的合规还田与分区替代，明确年际替代比例上限与施用方式，避免一次性高量施入造成养分释放失衡。在过程层面，以“少量多次、近根定向、季内校正”为原则，采用脲酶或硝化抑制技术降低挥发与淋失风险，提高肥料利用效率。通过“源 - 过程 - 系统”的协同作用，实现化肥减量与粮食稳产的双重目标。

三、研究方法

本研究将综合运用多种研究方法。在数据收集方面，采用实地调查、土壤采样分析、气象数据收集等方法，获取尉氏县土壤、作物、气象等方面的基础数据。在模型构建方面，运用统计学方法和农业模型，结合省域配方图、县域测土库等数据，构建适合尉氏县的精准养分管理模型。在技术验证方面，通过田间试验、示范片建设等方式，对研究提出的技术方案进行验证和优化。同时，运用 GIS 技术进行空间分析和分区规划，为精准养分管理提供可视化支持。

四、研究计划

本研究计划分为以下几个阶段：

1. 数据收集与分析阶段（第1-2个月）：开展实地调查，收集尉氏县土壤、作物、气象等方面的数据；对收集的数据进行整理和分析，建立县域测土库和基础数据库。

2. 模型构建与方案制定阶段（第3-5个月）：运用统计学方法和农业模型，结合省域配方图和县域测土库数据，构建适合尉氏县的精准养分管理模型；根据模型结果，制定县域分区方案、处方计算方法和减量与稳产路径。

3. 田间试验与示范片建设阶段（第6-10个月）：选择合适的田块开展田间试验，对研究提出的技术方案进行验证和优化；建设连片示范片，展示精准养分管理与化肥减量协同推广的效果。

4. 技术推广与总结阶段（第11-12个月）：在尉氏县范围内逐步推广研究成果，建立技术推广服务体系，为农民提供技术指导和培训；对研究过程和结果进行总结，撰写研究报告和论文，为类似地区提供参考和借鉴。

五、预期成果

1. 技术体系：形成一套适合尉氏县冬小麦 - 夏玉米两熟制的精准养分管理与化肥减量协同推广技术体系，包括县域分区方案、处方计算方法、到田执行技术和质量控制规范等。

2. 示范效果：在连片示范片实现化肥减量、粮食稳产和品质提升的目标，展示精准养分管理与化肥减量协同推广的显著效果。

3. 研究报告与论文：撰写研究报告和学术论文，总结研究成果和经验，为农业科研和生产提供理论支持和实践指导。

4. 社会效益：通过技术推广，提高尉氏县农民的科学施肥意识和技术水平，降低农业生产成本，减少环境污染，促进农业可持续发展。

六、风险评估与应对措施

（一）风险评估

本研究可能面临以下风险：一是气候异常变化可能影响田间试验和示范片的效果，导致研究结果出现偏差；二是农民对新技术的接受程度可能较低，影响技术推广的进度和效果；三是研究过程中可能出现数据不准确、模型不完善等问题，影响研究的质量和可靠性。

（二）应对措施

针对气候异常变化的风险，加强与气象部门的合作，及时获取气象信息，调整田间试验和示范片的管理措施。对于农民接受程度低的问题，加强技术宣传和培训，通过示范片展示新技术的优势和效果，提高农民的认知和积极性。对于数据和模型问题，加强数据质量控制，对模型进行不断优化和验证，确保研究结果的准确性和可靠性。