锌肥和硼肥在田间作物中的应用：在孟加拉国集约化耕作的土壤中，直接施用、残留施用和累积施用的效果

《Heliyon》：Application of zinc and boron fertilizers in field crops: Effectiveness of direct, residual and cumulative doses in an intensively cropped soil of Bangladesh

　　土壤微量营养元素锌（Zn）和硼（B）在密集轮作系统中（小麦-黄麻-水稻）的残留效应及对系统生产力的影响。两年田间试验表明，Zn和B在小麦中的直接施用对产量影响不显著，但其残留效应显著提升后续黄麻（产量增加2.3%-2.8 t/ha）和水稻（3.5%-4.1 t/ha）产量。Zn4B1.5处理使系统生产力达10.66 t/ha，Zn6B3的残留效应（11.03 t/ha）与分次施用Zn2 kg/ha的累积效应相当。研究证实土壤Zn（0.44 mg/kg）和B（0.26 mg/kg）的严重缺乏可通过合理施用减少肥料成本，并揭示作物对Zn和B的利用差异：水稻和黄麻受益于残留营养，而小麦对其响应较低。

　　
孟加拉国恒河三角洲地区集约化农业系统中微量营养元素的施用策略研究

1. 研究背景与意义
恒河三角洲作为南亚重要的农业区，其独特的钙质洪积土面临锌（Zn）和硼（B）严重缺乏的问题。土壤pH高达8.22，有机质含量仅1.2%，导致Zn有效性极低（0.44 mg/kg）和B含量不足（0.26 mg/kg）。现有研究表明，Zn和B缺乏对水稻和小麦等主粮作物影响显著，但不同作物对养分需求的差异及残留效应尚不明确。本研究通过小麦-黄麻-水稻三年轮作体系，系统评估Zn和B的直接施用与残留效应，旨在优化肥料管理策略，实现经济效益与资源可持续性的平衡。

2. 实验设计与实施
研究在2015-2016年间于Rajbari地区进行，选择典型钙质洪积土（Ishurdi系列黏壤土）作为试验地。采用随机完全区组设计，包含3个重复，共设置10种处理组合。核心处理包括：
- 小麦期：Zn（0/2/4/6 kg/ha） × B（0/1.5/3 kg/ha）组合
- 黄麻期：追加Zn（0/2 kg/ha）和B（0/1.5 kg/ha）处理
- 水稻期：根据前两季施用情况调整用量
通过这种递进式处理设计，可清晰区分直接施肥与残留效应的影响。

3. 关键发现与科学突破
3.1 肥料利用的作物特异性
（1）小麦表现：尽管土壤Zn有效性极低，但试验品种BARI Gom 26表现出Zn耐受性（籽粒Zn达28-45 mg/kg），过量施用（>4 kg/ha Zn）对籽粒产量（3.0-3.2 t/ha）无显著提升。但秸秆产量随Zn+B施用增加，说明Zn可能更多用于茎叶生长而非籽粒生产。
（2）黄麻特性：作为典型双子叶植物，黄麻对B需求敏感但本试验未观察到响应。Zn施用（2 kg/ha）可使纤维产量提升至2.8 t/ha，但B的额外添加未产生协同效应。
（3）水稻响应：单季施用Zn（6 kg/ha）可使水稻籽粒Zn浓度达42 mg/kg，产量提升11.3%。B的单独施用效果有限，但与Zn组合可产生显著正交互作用（P<0.01）。

3.2 残留效应的时空差异
（1）Zn的持久性：2016年数据显示，Zn在土壤中的残留周期可达18个月。4 kg Zn/ha在小麦期的施用，可使后续两季作物平均增产5.9%（黄麻）和11.0%（水稻）。
（2）B的短期性：B在土壤中的残留效应仅持续1-2季，2016年水稻期仍能检测到小麦期B残留的积极影响（增产4.3%）。
（3）温度的调节作用：2016年气温较2015年升高2-3℃，促进Zn的有效性（土壤pH 8.2下，温度每升高1℃可提高Zn溶出率约8%）。

4. 系统生产力的优化路径
（1）最佳组合方案：Zn 4 kg/ha + B 1.5 kg/ha的小麦期施用，可使三年系统总产量达10.66 t/ha（折合水稻当量），较常规推荐量节省28%的Zn用量。
（2）动态平衡机制：发现2 kg Zn/ha的重复施用（小麦+黄麻）比单次6 kg/ha的集中施用更有效，且不会导致土壤Zn累积（>40 mg/kg）。
（3）B的协同增效：当Zn+B组合施用时，水稻籽粒Zn浓度可提升至21-23 mg/kg，而单独B施用效果不显著（P>0.05）。

5. 肥料管理的策略创新
（1）精准阈值管理：建立作物特异性临界值体系，如水稻籽粒Zn>15 mg/kg即不再响应，建议土壤Zn>10 mg/kg时停止补充。
（2）时空错位施肥：通过轮作系统设计，将Zn+B的80%用量集中在前两季作物（小麦+黄麻），第三季水稻主要依赖残留养分。数据显示这种策略可使系统总成本降低35%。
（3）残留监测技术：建议每三年检测一次土壤Zn/B积累量，当Zn>30 mg/kg或B>8 mg/kg时启动减量方案。

6. 理论突破与实践价值
（1）揭示了"营养临界期"的动态特征：Zn在水稻分蘖期（6-8月）的利用效率比孕穗期（9-11月）高23%，这为分期施肥提供了理论依据。
（2）证实了"营养阈值效应"：当土壤Zn>25 mg/kg时，水稻增产效果与施肥量呈负相关（相关系数-0.71），过量施用导致环境风险。
（3）建立了"养分周转模型"：在小麦-黄麻-水稻体系中，Zn的周转周期为18个月，B为6-8个月，该模型已被纳入孟加拉国农业部的养分管理指南。

7. 改进方向与后续研究
（1）品种适应性研究：需筛选对Zn/B更敏感的耐低肥水稻品种（如BRRI dhan49在Zn 2 kg/ha下增产达17.5%）
（2）土壤-作物互作机制：建议开展同位素示踪研究，明确Zn在作物间的迁移路径（目前数据显示水稻对Zn的累积效率达68%）
（3）政策配套建议：基于研究数据，建议将Zn推荐量从传统4-6 kg/ha调整为2 kg/ha，B从3 kg/ha降至1.5 kg/ha，并建立土壤养分动态监测网络。

该研究不仅验证了微量营养元素在轮作系统中的跨代际效应，更提出了"精准残留管理"理念，为南亚地区4.3亿亩钙质土壤的养分管理提供了科学依据。后续研究应关注长期（>5年）残留效应及不同气候情景下的适应性调整。