为了探讨作物精细化管理中养分管理问题，简要的介绍了国际植物营养研究所（IPNI）近年来创新的“4R”养分管理概念及其科学原理。作为国际植物营养研究所（IPNI）养分管理策略的核心之一，旨在保障持续的粮食生产力，兼顾养分管理和施肥的经济效益、环境效益和社会效益，是被普遍采用的肥料最佳养分管理的新方法。

    我国总体上处于传统农业向现代农业过渡阶段，产业化进程缓慢，仍然没有跳出小规模、低水平、传统粗放的生产方式。尤其是近20年，由于不合理的使用化肥，化肥的有效利用率始终滞缓在30%~35%左右，其余均以不同途径分散于各环境介质中，成为农业面临污染的主要来源。因此，有效发挥化肥对农业生产的重要作用，通过合理施肥等措施，减少或防止化肥施用中对农业生态环境可能带来的污染，在当前中国农业发展新阶段就显得尤为重要。

    1、“4R”养分管理的概念

    4R养分管理即选择正确的肥料品种(Right source)、采用正确的肥料用量(Right rate)、在正确的施肥时间(Right time) 、施用在正确的位置(Right place)，4个“正确”的英文“Right”第一个字母均为“R”，故简称为4R。

    4R养分管理涵盖了所有与养分管理相关的科学原理，实际生产中，具体的植物养分管理措施取决于农户的目标、拥有的资源、种植制度、土壤条件、气候条件以及影响养分管理措施的其他因素。

    4R养分管理策略广泛应用于世界各地小型企业到大型商业农场及种植园的各种作物体系上，是农户及相关技术指导人员、推广专家、研究人员、监督管理者以及作物养分管理人员的实用工具。

    2、“4R”养分管理的基本原理

    作物生产体系非常复杂，所以对于养分施用的管理者需要明白其背后的基本科学原理并测定施肥对作物系统中性能指标的影响，这对不断优化管理措施非常重要。农作物的“4R”养分管理涉及多个学科及科学原理，其组成部分中肥料品种、用量、时间和位置等每一部分都有自己相应的科学理论作为依据。

    从学科来看，主要涉及土壤学、植物营养学、植物生理学、农业生态学、农业经济学等；从作物养分管理的科学原理来看，主要涉及植物矿质营养学说、土壤养分归还学说、营养元素不可替代律、最小养分律、肥料报酬递减律、营养因子综合律等。虽然各地区因其土壤、作物、气候、经济发展和社会发展状况而异，但这些科学原理是全球通用的。

    对 4个“R”的重视程度要均衡，避免强调一项而忽视其他措施。其中肥料用量最容易被过分重视，因为其简单并直接关系到施肥成本，而肥料种类、施肥时期和施肥位置却常常被忽视，因此在这3个方面往往有更多改善和提高的机会。

    不仅4个“R”中的各因素互相联系，它们与植物、土壤、气候和管理这些周围环境因素之间也相互关联。即使是养分充足的肥沃土壤，在排水不良、干旱、病虫害和其他因素的限制下作物仍然难以高产，因此，必须对其他影响因素有更深入的了解。

    3、影响“4R”养分管理的主要因素

    农业生产中许多因素都会影响生产者对不同的作 物养分管理策略做出选择，这些因素通常包括作物因素、土壤因素、种植者因素、养分投入因素、水质因素、气候因素、技术水平因素和经济因素等。

    3.1 影响“正确的肥料品种”选择的因素

    在选择“正确的肥料品种”时，除必须考虑施肥量、施肥时期和施肥位置外，还要注意：

    （1）提供作物可吸收利用的有效态养分，或在土壤中能及时转化成作物可以吸收利用的有效态养分。

    （2）使用与土壤理化性质相匹配的肥料。例如淹水土壤中施用硝酸盐类肥料，在pH高的土壤上表施尿素等。

    （3）注意不同营养元素和肥料种类间的协同效应。例如磷和锌之间的交互作用，有机与无机肥之间的配合施用等。

    （4）注意肥料的兼容性。例如不同肥料混合后容易吸潮，不同粒径比重肥料混合后出现的分层现象等。

    （5）注意伴随离子的影响，因为绝大多数营养元素有一个对作物可能有益、无害或者有害的伴随离子。例如一些磷肥品种中含有对植物有效的钙和硫以及少量镁和微量元素；氯化钾中钾的伴随离子氯对玉米有益，但对烟草和一些水果的品质有害。

    （6）控制非必需营养元素的影响。例如，一些天然磷矿石中含有少量非必需营养元素，这些元素的量应控制在允许的临界值范围内。

    3.2  影响“正确的施肥量”选择的因素

    在确定“正确的施肥量”时，除必须考虑肥料品种、施肥时期和施肥位置外，还要注意：

    （1）评估作物对养分的需求。正确估计作物对各种养分的需求总量对达成目标产量具有关键作用。

    （2）评价土壤养分供应状况。评价方法包括土壤与植物分析、田间缺素试验等。研究结果表明，在施肥前先对土壤中特定的有效养分含量进行分析测定，是确定肥料施用量的有效方法。

    （3）评价所有的养分来源。评价对象包括各种农家肥、作物秸秆、大气沉降、灌溉水和化肥中的养分总量及其植物有效性。

    （4）预测肥料利用率。

    （5）考虑对土壤肥力资源的影响，保持土壤养分平衡。如果作物栽培系统中养分的移走量超过投入量，从长远看土壤肥力将会下降。

    （6）考虑肥料使用的经济效益。

    3.3 影响“正确的施肥时期”选择的因素

    在确定“正确的施肥时期”时，除必须考虑肥料品种、肥料用量和施肥位置外，还要注意：

    （1）确定不同时期作物吸收养分的规律，实现养分供应与作物养分需求同步。

    （2）明确土壤养分供应的动态变化。尽管土壤矿物分解和有机质矿化后可以为作物提供大量养分，但现代农业生产中仅靠这些土壤本底养 分还远不能满足当季作物高产稳产的需要，如果作物吸收养分的速率超过土壤养分释放速率，就需要靠施肥来补充，否则就会引起缺素，导致减产。

    （3）了解土壤养分损失的动态变化。

    （4）考虑施肥与其他田间管理措施的配合。

    3.4 影响“正确的施肥位置”选择的因素

    “正确的施肥位置”是指将养分施用在环境中的合适位置上，使作物易于吸收利用。选择正确的施肥位置会受到许多因素影响，除必须考虑肥料种类、肥料用量和施肥时期外，还要注意：

    （1）考虑作物根系的分布状况，肥料应尽可能施用在作物根系的主要分布范围内，使作物根系易于吸收。当然，作物的根系也是可塑的，肥料的使用方式和施用部位也会影响作物根系的分布。

    （2）考虑土壤的化学反应，集中施用那些易被土壤固定吸附的养分（例如磷肥），或施用在靠近根系的较小范围内以提高其有效性。

    （3）与适宜的耕作制度相配合。例如，肥料施用在有秸秆覆盖的表土下有利于土壤养分保蓄及保墒。

    （4）考虑土壤养分的空间变异情况。通过分析评估地块内和地块间以及区域内和区域间的土壤肥力空间差异状况，在不同尺度上进行有针对性的精确施肥。

    4、“4R”养分管理对农业发展的影响

    经济层面、社会层面和环境层面，这3个层面在评价任何一种养分管理方法是否“正确”时都必须考虑。“4R”养分管理在促进农业发展方面是一项现实可行的措施，它对自然资源各部分的有益影响如改善作物生长、提高土壤健康质量，降低环境污染和保护野生动物等之间直接关联。

    对于精细化管理，管理者需要制定整体目标，选择管理措施。为制定合理的目标，需要了解植物养分管理如何影响作物生产系统。相关人员不仅包括农场经营者、技术顾问，还包括购买产品的客户和与这个系统环境有关的人。

    植物的营养状况是动态系统的一部分，必须因地因时而变，各项措施都会与植物－土壤－气候系统相互作用，施肥的效应随上述因素的变化而变化。因此，今后作物养分状况的管理需要更加精准化、信息化。现代计算机技术和信息技术的快速发展已经为实施信息化的精确养分管理提供了有利条件。因此，如果人们能在充分实践“4R”养分管理的基础上根据不同区域 农业生产的环境条件来不断完善和提高各层面的管理水平，就一定能找到适合当地条件的最佳的管理措施，实现农业生产的可持续发展。