摘要
作物对养分的高效吸收利用是实现农业绿色发展的核心环节，而精准施肥能够协同养分的作物需求与土壤供应，实现效率最大化。启动肥作为一种在播种期局部施用的精准施肥策略，针对在作物早春种植时，土壤温度较低且养分移动缓慢、有效性低，导致不能满足作物前期养分需求的问题。利用启动肥在种子附近形成高浓度速效养分斑块，刺激植物苗期根系的生长，实现根际局部调控，并产生级联放大效应，帮助植物迅速构建强壮的地上部和根系；同时激发生物互作，为作物后期的养分高效利用与稳定高产提供支撑。本文梳理了近年来国内外的启动肥研究进展，系统分析启动肥的增效原理，探讨了启动肥与机械化农机结合带来的优势，同时对启动肥技术未来发展与应用提出了以下建议：1）依据根际生命共同体理论设计启动肥产品，2）结合农机技术建立自动化、智能化的启动肥精准调控技术规程，3）利用大数据和人工智能算法定向优化启动肥施用技术和管理体系。
Abstract
The efficient uptake and utilization of nutrients by crops is a core link to achieve agricultural green development， and precise fertilization can coordinate the crop demand and soil supply of nutrients to maximize efficiency．Starter fertilizer is a strategy for precise fertilization in the seedtime of crops．For when crops are planted in early spring，the soil temperature is low and the nutrient flow is slow，low validity．which leads to failure to meet pre-crop nutrient requirements．The use of starter fertilizer to form high-concentration available nutrient patches near seeds stimulates the growth of plant roots at the seedling stage，realizes local rhizosphere regulation，and produces a cascade amplification effect，which quickly helps plants to establish a healthy shoot and root system．At the same time，the biological interaction is stimulated to provide support for the efficient utilization of nutrients and stable high yield．This paper reviewed the research on starter fertilizer at home and abroad in recent years，systematically analyzed the efficiency principle of starter fertilizer，discussed the advantages brought by the combination of starter fertilizer and mechanized agricultural machinery．Hence，future research directions and emphases of starter fertilizer were proposed：1）Designing starter fertilizer products based on the“rhizobiont”； 2）Establishing automatic and intelligent starter fertilizer precise control technical regulations combined with agricultural machinery technology；3）Using big data and artificial intelligence algorithms to optimize the application technology and management system of starter fertilizer products.
全球人口的快速增长对粮食生产提出了更高要求，肥料用量的增加成为保障作物高产的必要手段。然而，不合理的施肥方式导致养分利用率低，并引发一系列环境问题。精准施肥技术能够通过优化肥料供给与作物需求的匹配，提高养分利用效率，同时兼顾作物产量与品质的提升[1]。但在实际的农业生产中，为节省时间和成本，许多农民习惯采用在前期一次性施用肥料的“一炮轰”方式，这不仅导致前期养分过剩，后期养分不足，养分供应不准确，而且也容易造成土壤酸化、盐渍化甚至作物中毒等一系列现象[2]。在我国北方部分地区，农民种植玉米等作物时不施用基肥，而是在播种后补施肥料[3]，虽然这种方式能够满足作物中后期养分的需求，但在春季低温条件下，土壤气温较低，养分移动性弱[4]，无法及时到达种子附近，致使作物前期养分吸收不足，根系发育不良且抗逆性差，进而影响植株长势和最终产量[5]。因此，在作物播种期进行精准且适量的肥料养分供应对促进植株生长极为关键。启动肥是一种专门设计用来满足这一需求的施肥方式。不同于传统施肥，启动肥通常将固体或液体肥料直接施用于种子附近或种子沟中，形成局部速效养分富集区，能够刺激作物早期根系的生长，强化根际活化效应，从而“启动”作物生长[6]，这种方式确保了作物早期能够快速吸收充足的养分，帮助建立强大的作物根系和地上部组织，使幼苗能够在前期抵御不良环境的影响，迅速发育，实现“保苗”“壮苗”，最终保障作物的产量[7]。
基于启动肥的精准施肥调控技术是一种兼具减量增效和绿色生产特征的有效养分管理措施，在作物生长早期的土壤局部施用适量肥料，帮助植物快速生长，有效地减少了一次性大量施肥导致的养分供应不平衡以及环境风险，为粮食安全提供了有力保障。但启动肥在不同气候条件、不同土壤类型以及不同作物条件下的增效机理差异、施用方法匹配上仍缺乏系统研究。此外，基于根际养分精准调控原理的启动肥施用体系尚未完善，启动肥产品与施肥机械的匹配度较低，与农机农艺结合的机械化水平有待进一步改进与升级[8-10]。
1 启动肥的概念
启动肥的概念最早源于美国[6]，其施用方式与传统的基肥、种肥相似，但更注重施肥的精准性。启动肥通常通过机械条施于种子水平或下方约 5 cm 的位置，与种子保持适当距离，以避免直接接触对种子发芽的潜在影响[11]，在美国玉米带启动肥得到广泛应用[6]。此外，启动肥在大豆、小麦和水稻等作物上也开展了相关研究，主要是在播种期向根系附近供应作物生长所必须的营养元素，增强根系的生长[12]，保证作物苗期良好的发育，促进后期养分由叶片、茎等营养器官向穗、籽等生殖器官的转运，并能够提升作物幼苗的抗病和抗杂草能力[13]。大量研究探讨了启动肥对作物生长影响与效果，Vetsch 等[14]进行了以磷为主的启动肥对玉米生理活性影响的研究，结果表明，启动肥显著提高了玉米苗期根系活力、叶片光合作用，增加了玉米养分和光合产物的积累，玉米产量最高达到了 17.3 t/hm2，与不施用启动肥相比提高了 17.2%； Masauskas 等[15]研究了以氮养分为主的启动肥对大麦生长发育的影响，结果显示，施用启动肥可以增加大麦分蘖数，并提高大麦穗粒数和千粒重； Starling 等[16]在南亚拉巴马州大豆和玉米轮作的田间试验发现，启动氮肥的应用显著促进了大豆早期生长并增加了产量，同时提升了氮肥利用率和经济效益[17]；Dona 等[18]研究表明，启动肥处理的大豆和黑豆在出苗后 30 d 的干物质以及养分积累量与对照组的差异最大。Gordon 等[19]研究表明，不同玉米品种对启动肥的响应存在差异。以上研究重点探讨了启动肥对作物生长的效果影响，而根际生命体的概念指出，整个系统作为一个关联的整体，其增效机理涉及土壤环境-根际响应-地上部调控等多方面的原因，值得深入分析[20]。
2 启动肥促进作物生长与养分吸收的机理
启动肥调控的核心理念是在作物生长的关键部位或根系密集区域集中施用养分，优化养分分配，提高养分利用效率，同时减少资源浪费和环境污染。由于淋溶、固定以及土壤中的生物化学过程等因素，土壤养分通常表现出高度的空间异质性。植物通过增加根系分泌物的释放、促进根系增生、增加根系吸收养分的速率等自身调节机制来高效的吸收土壤中的养分资源[21]。植物根系养分的异质性取决于养分的种类、养分富集区的位置以及施用量，而以启动肥形式进行的局部养分调控是一种基于土壤养分空间异质性特征和作物需求差异的精准管理策略。局部施加启动肥能够改善土壤中养分的分布，构建养分富集板块，一方面能够快速地直接供应植物所需的养分，另一方面刺激了根系的吸收以及分泌物的释放，强化了根系生理过程，利于根系对富集区中养分的活化，同时对于根际微环境中的微生物特征也造成了显著影响，引发级联效应，保证作物前期正常生长，达到增产增效的目的[22]。启动肥对作物生长的调控机制见图1。
图1启动肥对作物生长的调控机制
2.1 启动肥改变土壤养分空间分布与理化特性
启动肥通过条施或穴施的方式集中施用在种子周围或作物根系附近，能够在局部区域形成高浓度养分带，显著提高根际养分的有效性，并提高作物对初期养分的吸收效率。局部穴施启动磷肥增加了土壤 0～20 cm 土层中有效磷和锌的含量，可以在种子附近创造养分富集板块来刺激根系的生长，苗期玉米根系主要分布于 6～24 cm 土层[23]，当植物根系生长到一定程度时，能吸收深层土壤养分，随着启动肥的用量增加，深层土壤中有效磷的含量也增加。启动肥施用方式也会直接影响土壤中有效磷的空间分布，与撒施、滴灌相比，局部穴施启动肥可以使有效磷分布在距土表垂直 6～15 cm、水平 0～6 cm 范围内，将养分集中在相对较深的位置，更容易被植物的根系吸收[24]。
启动肥诱导根际土壤 pH 值发生变化，进而提高土壤磷与微量元素的有效性。在我国北方石灰性土壤上施用磷酸一铵等生理酸性肥料能够降低根际 pH 值，提高土壤中微量元素（如锌、铁）的有效性，促进多种营养元素的吸收和利用。例如，在西北旱地的春玉米种植区，生理酸性肥料（如硫酸铵）配施磷肥能够促进玉米根系生长，从而增加磷素吸收量[25]。在不同的土壤类型中可以利用启动肥的特性来调节根际土壤的 pH 值，创造有利于植物生长的根际微生态环境[26]。此外，启动肥中有机基质能促进土壤团聚体形成，改善土壤结构，增加水分和气体交换能力[27]，启动肥局部高浓度施用时会增加土壤溶液中盐分浓度，在短期内提高强土壤溶液的渗透压，有助于促进种子吸水[28]。
2.2 启动肥诱导植物根系形态改变
局部养分调控可定向调控根系生长发育，创造有利的根际微环境[29]。在种子附近施用启动肥能有效刺激植物早期根系生长，玉米苗期局部施用磷和铵态氮肥料能够有效调控其根系在形态和生理上的功能，使根系养分的吸收表面积进一步扩大[30]，同时提高了养分的吸收速率[31]，局部施用磷能够缩小土壤与磷肥的接触面积，既减少磷在土壤中的固定，又提高了磷的扩散速率[32]，此外，磷的富集可以促进侧根增生，尤其是促进了茎基部节根的发育并使其下扎，使处于磷富集区外的根系长得更长[33]。局部供应铵态氮会促进植物根系增殖与根际酸化，使侧根的根尖细胞不断地分裂，侧根的长度增加，进一步使玉米细根和侧根的数量增加，能够促进锌、铁等微量元素的吸收[34-35]。另外，局部将铵态氮与磷混合施加，导致根际酸化诱导的质子释放，进而动员根际中的被固定磷来增加酸溶性磷的浓度，显著增加土壤中微溶性磷的生物利用度，从而刺激玉米根系的生长[36]。
施加启动磷肥对玉米根系中的种子根条和主胚根根长的影响不显著，但能够诱导侧根大量增生。刘小龙等[37]研究表明，对玉米幼苗施加启动肥能够显著增加玉米的不定根轴根总根长，并且促进了磷的吸收与干物质的积累。Gai 等[38]研究表明启动氮肥通过增强大豆根系活力，进而增强光合作用，提高了产量并提升了品质，同时，启动磷肥处理显著提高了鹰嘴豆早期的比叶重和比根长[39]，在启动肥中添加腐植酸和柠檬酸等增效物质可进一步促进玉米苗期根系生长及养分吸收，增加玉米后期干物质累积，增产约 9%[40]。除此之外，启动肥的施用位置影响根系在土壤中的空间分布，在施肥点附近的根长密度显著高于其他位置[41]。
2.3 启动肥调控根分泌物的释放
局部养分调控参与了植物根系的生理代谢过程，根系分泌物的增加显著提高了有机酸、酸性磷酸酶活性以及铵态氮诱导的质子分泌水平。这些变化有助于释放土壤中大量被固定的养分。局部供磷不仅诱导了根系的大量增生，还显著增强了磷富集区域根系的生理活动[42]。磷通过影响光合作用来参与植物体内氮的分配，同时参与植物体内三羧酸循环，促进植物根系分泌更多的羧酸盐，如柠檬酸盐、琥珀酸盐和苹果酸盐等，可以活化土壤中难溶性的磷[43]；与局部施用硝态氮相比，植物吸收铵态氮后，铵态氮会促进侧根形成和根增殖，保障植物的“觅食”，并增强铵态氮转运基因 ZmAMT1; 1 和 ZmAMT1; 3 的表达，提高酸性磷酸酶的活性[36]。根际土壤中的铵根离子被吸收，导致根际内外电荷不平衡。因此，植物根系释放更多的氢离子到根际中[44]，这种酸化作用不仅能提高磷的溶解性，还能优化土壤磷酸酶活性，提高根际养分的活化与吸收效率[45]。对低温条件下提高玉米早期的抗逆性，促进养分、水分的协同吸收尤为重要。除此之外，局部供应氮、磷可以提高植物光合作用效率，增加叶绿体光合产物的输出，使碳水化合物从叶片转运到各个器官，促进植物整体生长[46]。根据库-源关系，当土壤中施加氮肥时，根系会向地上部运输大量的氮，而地上部通过感知养分状况输出碳水化合物给根系，若土壤养分供应不足，地上部的碳水化合物会处于胁迫状态，影响根系分泌等正常生理过程[47]。
2.4 启动肥影响根际生物互作过程
启动肥可以强化根际的生物互作过程，在播种期施用启动磷肥不仅能够促进土壤固碳来提高土壤中的碳磷比，促进植物单位根系碳释放量来提高土壤磷的周转量，还能增加微生物磷周转量和微生物量碳，促进有益微生物（如解磷菌）的数量增加，从而提高土壤中磷的养分有效性，并且可以通过介导土壤细菌间接提高植物对土壤有机磷的利用[48]。例如，增加根际土壤有机碳的含量能增加功能性微生物的数量，随着土壤中有益微生物的数量增加，土壤中氮、磷的代谢水平提升，微生物通过自身代谢产生的磷酸酶、植酸酶、核酸酶等能够促进土壤中含磷化合物的分解，并且许多真菌能够产生柠檬酸、草酸等有机酸螯合钙、铝、铁等离子，提高植物对微量元素的摄取[49]。例如，在盐渍化土壤种植的棉花上，施用适量启动肥提高根系吸收表面积并保持丛枝菌根真菌高侵染活性，丛枝菌根真菌的菌丝可延伸至根外 12 cm，显著增加根系的吸收表面积，进而提高磷等养分的有效性[50-51]。
3 启动肥的施肥方法对应用效果的影响
启动肥主要应用于玉米、小麦、大豆和水稻等须根系禾本科作物。因为不同地区的施肥习惯和机械化程度存在差异，导致启动肥有很多的施用方法，如新疆地区，一般是在播种后在种子沟附近滴施启动肥；华北地区则是开沟将启动肥条施在种子侧下方约 5 cm 处，除此之外，土壤肥力水平高的地区，会将种子和肥料机械化同播施入。大量研究显示，施用启动肥的增产幅度可达 5.2%～22%[52-56]，但不同的土壤条件、水资源状况及耕作模式对启动肥的增效产生显著差异，合理地选择启动肥施肥方式和养分类型组合可以提高养分利用效率，优化作物产量与经济效益，为现代农业的可持续发展提供重要技术支持。
3.1 启动肥的施用位置与施肥方式
启动肥的施用深度对作物根系构型与土壤养分分布具有重要影响，合理的施用位置可以充分发挥作物的生物学潜力。在早期种植阶段，农民会施加种肥或基肥，秧苗周围土壤溶液中的肥料浓度过高，水分从秧苗中流出并进入土壤，可能会对发芽的玉米种子造成盐害。基肥一般会撒施或者条施在种子沟附近，因其要提供作物整个生育期的养分需求，施肥量较大，这样会造成局部养分过高的现象。相比之下，施加在种子侧下方约 5 cm 处的启动肥可以有效避免上述的问题，这样既不会因离种子太近而造成盐害，也不会因距离较远种子吸收不到养分[57]。Kaiser 等[6]研究表明，在玉米种子侧下方 5 cm 施肥能显著提高玉米早期的株高和地上部生物量。冯国瑞等[41]研究表明，对比启动磷肥滴施、侧下方 5 cm 穴施、侧方 5 cm、下方 12 cm 穴施对玉米苗期根系生长发育的差异，结果表明侧下方 5 cm 使根系与土壤磷养分分布的空间匹配程度最佳。在我国东北春玉米生产使用磷酸一铵作为启动肥的最佳施用位置是种子侧方 5 cm、下方 8 cm，可以实现增产 22%[53]。
常用的启动肥施肥方式包括种肥同播、滴灌、沟内条施和沟内深施等[58]，相关的配套技术有机械种肥同播、机械测深施肥、水肥一体化等，机械种肥同播技术是一种高效的农业方式，在时间和空间上实现了肥料与种子出苗的精确匹配。通过播种机上的施肥装置，启动肥被先填埋到预定位置，然后进行播种，确保了种子养分的充足供应并避免了烧苗问题。配料机同时施肥与播种，实现了开沟、播种、填埋的一体化操作，显著提高播种效率[59]；在水资源匮乏的地区，水肥一体化技术表现出独特的优势，通过同步灌溉和施肥，大幅降低肥料在土壤中的吸附和固定，使磷主要集中在 0～10 cm 的土层中，同时诱导根系向土壤表层延伸，使根系更迅速地吸收磷。此外，滴灌带的适当埋深可以促进水分和肥料养分向土壤深层移动，从而提高养分与根系的空间匹配度；液体启动肥的施用方式也会对肥料效率产生影响[60]，在种子附近施用条带状或点状液体启动肥，结果显示，以点状形式施用时，可以节省 30% 的肥料用量而不影响产量[61]。近年来已经开发了一种精确的施肥系统，可以根据机械的前进速度和压力评估液体启动肥长度和数量的分布均匀性、种子与液体启动肥之间距离，提高肥料利用效率和根际养分的有效性[62]。
在不同施肥方式的比较中，条施肥料展现出更高的氮肥利用效率和养分总吸收量，特别是在土壤肥力较低或玉米连作条件下，例如，通过使用 15N 标记的尿素-硝酸铵溶液进行 5 次田间试验，条施肥料的氮吸收效率和养分总吸收量显著高于地表滴灌和撒施[63]。土壤磷含量对施肥方式的选择同样具有指导意义，当土壤有效磷水平低于 20 mg/kg 时，撒施启动肥更能显著提高玉米产量。耕作制度与施肥方式的结合也会影响启动肥对玉米的产量和效益，在美国富兰克林县的研究发现，与免耕或常规耕作相比，当采用条耕施用启动肥时，条施和撒施之间对玉米产量无显著差异，但从经济效益角度考虑，条施启动肥的效益更优[64]。
3.2 启动肥的养分种类与施用量
常用的启动肥养分类型以氮、磷、钾为主，如尿素、磷酸一铵、磷酸二铵等，随着作物产量的提高，对硫和锌等其他营养元素的需求逐渐增加。仅施加某一种养分类型其效果并不明显，Brar 等[65] 研究表明，仅施用启动氮肥既没有增加大豆生育早期干物质和收获期籽粒产量，也没有提升籽粒品质；Massimo 等[66]研究表明，与单施氮、磷相比，氮、磷配施能显著提高玉米的早期活力和冠层发育，使作物成熟时间提前 2.4～3.1 d，增加了玉米生长早期的株高和成熟期的产量，而只用其他微量元素（铁、锰、锌、铜和硼）的肥料并没有达到施氮、磷所能达到的效果。另外，养分的形态也会对早期玉米生长有一定的影响，Jing 等[36]研究表明，局部施用磷和铵态氮可以通过刺激根系增殖和根际酸化，显著改善早期玉米生长和养分利用，并且与硝态氮和酰胺态氮相比，铵态氮能够进一步提升玉米产量；另外有机无机启动肥增效也正在研究， Regueiro 等[67]发现经过酸化处理的有机肥配硝化抑制剂作启动肥可以进一步促进玉米磷积累量的增加。
根据土壤类型和湿度变化，启动肥的施用量差异较大，但总量不宜过高，每公顷土壤中氮、磷添加量应控制在 5.2 kg 以下[68]。Kristoffersen 等[69]研究表明，启动肥在作物生长季节早期对磷吸收的影响最为明显。与不施加启动肥相比，施用 1 kg/hm2 磷酸一铵的启动肥使小麦磷吸收增加了 35%。Gai 等[38] 研究表明在大豆上施用 50、75 kg/hm2 的启动氮肥，较不施肥增产 2.77%、2.06%，Terman[70] 在美国亚拉巴马州的研究表明，启动氮肥的撒施处理较不施氮处理，早期生物量增加了 20%，但成熟期产量并未增加。Pikul 等[71] 在美国北部的大平原地区的研究表明，当启动氮肥的施用量小于 15 kg/hm2 时，与不施启动氮处理相比，11 年的定位试验中有 9 年增加了大豆的产量。Bittman 等[72]采用启动磷肥沟施 7 kg/hm2 或条施 30 kg/hm2，连续 3 年均增加了六叶期玉米的磷吸收量，并且在同一施用方式下增加启动磷肥施用量没有进一步促进玉米的生长发育和产量增加。吕小凡等[73]研究表明，在新疆地区，施加酸性液体启动肥 60 kg/hm2 时，经济效益较农户常规施肥对照增加了 29.4%，并实现增产 16.0%。张少民等[51]研究表明，施启动肥后 3 年平均的棉花籽棉产量比对照增加 11.9%，氮肥偏生产力和磷肥当季利用率比传统施肥方法分别提高了 28.5% 和 9.2%。
3.3 影响启动肥应用效果的环境因素
启动肥的应用效果不仅与施用方式、用量、养分类型等因素有关，而且土壤初始养分水平、温度等环境因素对其有着一定影响。
土壤养分水平：无论在低磷还是中等磷肥力水平下，启动肥能促进玉米的生长，具体表现为促进根系发育、增加磷吸收量以及提高干物质积累量。然而，在高磷肥力的土壤中，启动肥对玉米生长的促进作用则相对较小[74]。此外，当土壤初始氮含量较高时，施用启动氮肥可能会对豌豆的出苗率、种子活力和产量产生不利影响[75]。Wortmann 等[76] 在内布拉斯加州的连续免耕试验也证实，高磷土壤中启动氮肥和磷肥的配施并未显著促进高粱的早期生长。Scharf[77]的田间试验指出，在土壤磷含量较低的情况下，氮磷养分启动肥对玉米生长的促进效果优于单独施用氮肥；但当土壤磷含量超过最适水平时，两者效果无显著差异。Meta 分析表示，启动肥增产效应在不同的农业管理和环境条件下具有一致性，产量随着土壤磷和钾水平的增加而减少。即使土壤测试水平达到磷和钾临界水平的 500% 和 300%，使用启动肥仍然可以带来玉米产量的提高，平均增幅为 5.2%[55]。
温度：低温不仅减缓了土壤中磷元素的移动速度，降低了其有效性，还减缓了玉米根系对养分的吸收速率。在免耕土壤中，由于作物残茬和秸秆的覆盖，播种时土壤湿冷，这进一步限制了作物根系的生长。施用启动肥可以有效缓解因土壤湿冷导致的根系生长受限问题[78]。研究表明，在小麦播种 4 周后，土壤平均温度在 11～17℃时，施用启动肥的小麦产量最高[69]。启动肥在早春对作物生长的促进效果优于晚春。因此，在早春气温较低的时期施用启动肥更有利于其发挥积极作用[79]。
耕作方式：启动肥的增产效应在不同土壤质地和耕作系统下总体差异不显著，但在残茬覆盖（免耕）条件下可能有更大的增产潜力[55]。在秸秆覆盖的耕作模式下，玉米残茬覆盖在土壤表面，会导致土壤温度降低并抑制养分的有效性，施用启动肥能够缓解这些负面影响[80]。美国俄克拉荷马州的长期定位试验进一步验证了启动肥在不同耕作制度下的增产效果。在玉米连作条件下，启动肥在条耕和免耕条件下提高了玉米产量[64]。
4 结论与展望
启动肥技术通过利用根际局部养分调控的原理，依托专用机械等设备，实现了作物增产、养分增效以及环境友好的综合效益，在促进作物早期生长、提高养分利用率以及促进产量品质提升中发挥着重要作用。启动肥通过局部养分调控的方式可以匹配作物养分需求，控制养分投入，定向调控根系生长，利用养分协同增效作用，在早期建立强大的根系，并通过强化根际效应实现根肥互馈的效果，但启动肥的增产效果受到外界环境的影响，因此，需要因地制宜选择适宜的启动肥施用方法。在当前农业绿色发展与转型的时代背景下，启动肥技术仍然具有优化应用的巨大空间（图2），未来的启动肥相关技术可以从以下几个层次进一步完善提升。
（1）启动肥产品设计与制造应从根际生命共同体理论出发，基于“ 植物-根系-根际-菌丝际-土体及其微生物”这一综合系统理论模型[20]，合理设计养分方案，对根际微生态环境进行局部调控，产生级联效应，从而提升作物产量与资源利用效率。针对植物-肥料交互界面，设计相应的绿色智能肥料[81]，利用智能材料以及生物增效载体，使养分能够在作物需求期合理释放，达到生物感知和环境响应的协同效果；针对土壤-肥料交互界面，启动肥设计中可以添加含碳有机养分，提高根际微域土壤的生物碳，活化土壤中被固定的养分以及优化土壤中营养元素的分布，为作物后期生长发育建立一个良好的土壤养分环境，同时发挥碳激发与启动肥效果，实现有机无机养分的互补增效[82]；针对肥料-微生物交互界面，肥料中添加合适碳源类型可以对根际微生物中种间关系进行合理的诱导与调控，建立健康的植物发育环境，降低患病虫害的风险。
（2）依据使用场景确定的区域标准化启动肥施用技术规程，实现启动肥技术精准应用效果的最大化。随着农业机械向标准化、自动化和智能化方向的快速发展，提高施肥机械的工作效率已成为未来施肥技术的重要发展方向[83]。根据不同区域的土壤类型、作物种植模式及气候特征，合理选择适宜的机械化施肥技术。如结合机械种肥同播、机械测深施肥和水肥一体化技术，以实现高效种植与精准施肥的统一，利用土壤养分的变量施肥技术和快速无损诊断土壤养分的技术，通过实时土壤数据分析和变量施肥机的精准控制，实现启动肥的定量化精准施用。根据作物需求动态调整肥料用量，提高肥料利用效率，将新兴的施肥技术与区域特异性作物种植模式相结合，实现功能最大化。未来应大力研制液体启动肥施肥技术及配套深施型液体变量施肥机，根据获得的地理信息系统施肥图，确定肥料类型，由液体变量施肥系统控制，通过扎穴机械将液体肥施入作物根系侧下方特定位置的土层中，实现进土喷施、离土停喷实时变量的作业效果[84]。
图2启动肥未来发展方向
（3）基于大数据算法与人工智能对启动肥技术应用进行优化，是未来实现农业绿色发展的重要途径。通过整合我国区域数字土壤、数字作物和数字环境数据，借助新一代数字科学技术，如大数据、物联网和云计算，建立集智能监控、数据采集、远程传输、智能分析和自动化控制于一体的肥料大数据支持平台[85]，利用大数据技术对土壤、作物和环境数据进行深度分析，建立精准匹配不同区域需求的启动肥配方支持系统。通过人工智能机器学习算法，动态评估养分供应与作物需求的关系，为作物生长提供最优的肥料组合方案，借助物联网设备采集土壤养分、环境温湿度等实时数据，动态调整启动肥的施用策略[86]。最终推动养分高效施用技术的推广与应用，为我国农业高质量绿色发展提供技术支持。