自我国农业农村部于2015年制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》以来,我国农用化肥消费量显著降低,肥料利用率明显提高。本研究根据湖北省种植业“十四五”规划,将湖北省划分为五大区域,基于作物养分需求和土壤养分供应能力,明确湖北省主要粮食（水稻、小麦、玉米）、油料（油菜、花生）、棉麻（棉花）、蔬菜、果树和茶等作物在当前与目标产量下的化肥理论需求总量,分析基于当前产量的湖北省主要农作物化肥理论减量空间。通过计算湖北省农业废弃物（畜禽粪污、秸秆）的养分资源量,评估畜禽粪污土地承载力及农业废弃物还田的化肥可替减潜力。此外,本研究搜集公开发表的文献448篇,采用Meta-analysis方法探究不同农作物通过调整管理措施实现化肥减量的潜力。主要研究结果如下:（1）基于QUEFTS模型估算湖北省当前产量水平条件下的不同农作物养分需求量,明确2019年不同农作物理论养分需求总量分别为73.14万tN、51.02万tP2O5、96.31万tK2O。鄂中地区种植农作物的理论养分需求量占比最大,鄂西南地区占全省比例最小。明确不同区域每个等级下的化肥投入定额,其中氮肥施用定额为氮肥定额下限的80%。磷、钾肥的定额下限为作物籽粒磷、钾带走量。氮、磷、钾肥料利用率分别按照40.2%、18.0%和50.0%计算,湖北省主要农作物化肥理论需求量为197.83万t,化肥理论减量空间为33.7%;其中粮食作物化肥理论减量空间为55.30万t,蔬菜减量33.17万t,;当氮、磷、钾化肥利用率进一步提高到43.0%、20.0%和60.0%时,在当前产量不变的前提下,湖北省主要农作物化肥理论投入量可降至188.93万t,减幅为36.6%。（2）不同区域畜禽（猪、肉牛、奶牛、羊、肉鸡、蛋鸡）养殖土地承载力差异较大,其中鄂北地区的土地承载力指数最高,鄂中地区的土地承载力指数仅在0.17～0.54,有较大的空间来发展畜禽养殖业。2019年湖北省畜禽粪污养分资源量分别为36.89万tN、14.03万tP2O5、51.84万tK2O。按照畜禽粪污肥料化还田率65%计算,畜禽粪肥的养分还田总量分别为23.98万tN、9.12万tP2O5、33.70万tK2O,理论可替减化肥比例分别为17.4%、12.0%、56.2%。湖北省主要农作物秸秆资源总量以鄂中地区秸秆资源量最高,鄂西北地区最低。当前湖北省秸秆养分资源为31.07万tN、9.98万tP2O5、68.30万tK2O,理论可替减化肥比例分别为22.5%、13.1%、114.0%。（3）基于收集文献数据和整合分析（Meta-analysis）方法,进一步计算得出主要农作物采取不同农业调整措施对氮肥利用效率的提升潜力。相比于常规施肥,施用缓/控释肥对不同农作物的氮肥偏生产力平均提升幅度为32.3%,其中对茶叶的氮肥偏生产力提升幅度最大（87.0%）,对油菜的提升幅度最小（8.9%）;施用有机肥平均可以提升40.1%的氮肥偏生产力,其中氮肥偏生产力提升最大的同样是茶叶（79.8%）,对大豆的提升幅度最小（28.2%）。通过调整施肥技术,相比于人工表面撒施,增加施肥深度可以使氮肥偏生产力平均提高7.0%;水稻机械测深施肥可以提高19.4%的氮肥偏生产力。增加施肥次数可以使不同作物的氮肥偏生产力平均提升21.5%,其中对棉花的提升幅度最大（33.4%）。通过调整栽培技术,提高施肥密度,氮肥偏生产力可提高5.5%～27.0%,平均为13.6%。综上所述,在氮、磷、钾肥料利用率分别按照40.2%、18.0%和50.0%时,湖北省主要农作物化肥理论需求量为197.83万t,与湖北省实际化肥施用量相比,理论减量空间为33.7%,可以通过有机废弃物（秸秆、畜禽粪污）还田、以及不同农业措施调整来提高肥料利用率、减少化肥施用。湖北省主要农业废弃物还田理论可实现氮肥消费量减少39.9%、磷肥消费量减少25.1%。农业废弃物还田理论上可满足主要农作物的钾素需求。对不同农作物而言,调整肥料类型可平均提升36.6%的氮肥偏生产力,调整施肥技术可以提高13.3%的氮肥偏生产力,通过调整栽培技术可以使氮肥偏生产力提升13.6%。