玉米農(nóng)田肥料氮利用效率和損失研究取得新進(jìn)展（2020.3.20 中國(guó)科學(xué)院）

施氮是增加和維持農(nóng)作物產(chǎn)量的重要農(nóng)藝措施。但是，過(guò)量施氮不僅浪費(fèi)資源，造成土壤退化，還會(huì)污染水體和大氣。量化施入農(nóng)田氮肥的去向和利用效率是農(nóng)田氮肥管理的基礎(chǔ)。受土壤類型、氣候條件、田間管理等因素的影響，不同區(qū)域和不同作物之間氮肥去向存在很大差異。認(rèn)識(shí)這些差異以及控制因素可以幫我們更好地管理氮肥，提高利用效率，減少損失和污染。玉米是我國(guó)重要的農(nóng)作物之一，其在我國(guó)的種植規(guī)模不斷攀升，種植面積和產(chǎn)量早已超過(guò)小麥、水稻等農(nóng)作物，其中在我國(guó)東北增長(zhǎng)最為迅速。然而，有關(guān)玉米農(nóng)田肥料氮利用效率和損失的研究多集中在華北區(qū)域，東北較少。由于氣候和水土條件的差異，東北地區(qū)玉米農(nóng)田氮肥的利用效率和損失可能與其他種植區(qū)不同。

中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室與國(guó)內(nèi)外多家單位合作，在我國(guó)玉米農(nóng)田系統(tǒng)中開展了6個(gè)原位15N示蹤試驗(yàn)（2015-2016年，其中4個(gè)在東北），并結(jié)合文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)，比較了我國(guó)玉米系統(tǒng)肥料氮在東北和華北兩個(gè)區(qū)域氮肥利用和損失的差異。研究發(fā)現(xiàn)施入土壤的當(dāng)季氮肥平均有34%被作物吸收利用，35%殘留在土壤，31%損失掉（進(jìn)入水體和大氣）。其中作物吸收利用和損失表現(xiàn)出明顯的地域差異，東北地區(qū)的吸收比例要顯著高于華北地區(qū)（47% vs.28%），而損失比例則低于華北地區(qū)（21% vs.34%）。東北區(qū)域氮利用效率較高的原因可能是由于該地區(qū)玉米產(chǎn)量顯著高于華北地區(qū)，從而導(dǎo)致更高的氮吸收（260 vs.192 kg N ha-1）。與氣候因子相比，土壤性質(zhì)差異可能是造成氮肥去向區(qū)域差異更重要的原因。此外，研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)季作物吸收氮素中來(lái)自當(dāng)季肥料僅占36%，說(shuō)明絕大多數(shù)玉米吸收的氮素來(lái)自非肥料氮（64%），包括土壤自身的礦化和硝化供氮。因此，為了維持土壤的長(zhǎng)期供氮能力以及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的氮平衡，也應(yīng)重視土壤原有氮的消耗和補(bǔ)償。

該成果近期在線發(fā)表于土壤學(xué)期刊Soil and Tillage Research上。穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)研究組助理研究員全智和博士后李善龍為共同第一作者，研究員方運(yùn)霆為通訊作者。該研究得到中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目以及國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。