近日，農(nóng)學(xué)院張吉旺、劉鵬教授團(tuán)隊(duì)在《Field Crops Research》在線發(fā)表了題為“Long-term application of controlled-release urea reduced ammonia volatilization, raising the risk of N2O emissions and improved summer maize yield”的研究論文。郭旭博士為該論文的第一作者，趙斌副教授為該論文的通訊作者。

控釋尿素（CRU）因其卓越的氮素控制釋放效果而在大田作物生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。然而，在肥料長(zhǎng)期定位條件下，CRU對(duì)夏玉米生長(zhǎng)，尤其是對(duì)溫室氣體排放的影響，尚未得到充分評(píng)估。為深入研究這一問題，該團(tuán)隊(duì)開展了為期10年的肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，通過設(shè)置不同氮素類型，旨在揭示CRU對(duì)玉米產(chǎn)量形成、氮素利用效率、氨揮發(fā)以及溫室氣體排放的調(diào)控機(jī)制。

該研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)10年一次性基施控釋尿素仍可延長(zhǎng)夏玉米高光合面積的持續(xù)時(shí)間，維持夏玉米吐絲后光合性能的穩(wěn)定，為籽粒充實(shí)提供更多的光合產(chǎn)物，達(dá)到增加吐絲后干物質(zhì)積累和提高氮素利用率的目的。與CCF處理相比，CRF和SCF通過提高每穗粒數(shù)和粒重，顯示出更大的增產(chǎn)效果。包膜控釋肥處理通過增加吐絲期土壤氮素供應(yīng)，促進(jìn)養(yǎng)分向玉米穗部運(yùn)輸，提高小花受精率，并通過延遲灌漿期葉片衰老，提高玉米光合生產(chǎn)能力，增加花后干物質(zhì)積累，提高粒重，最終使籽粒產(chǎn)量增加。在土壤養(yǎng)分方面，該研究還發(fā)現(xiàn)在2022年連續(xù)施肥10年后，CRF和SCF處理玉米收獲時(shí)的土壤NO3--N含量顯著高于CCF處理；而2021年，由于玉米收獲前降水次數(shù)增多導(dǎo)致氮淋失增加，處理間差異并不顯著，但CRF處理40-100 cm土層中的NO3--N含量仍較高，因此隨著施肥年份的增長(zhǎng)，氮素可能會(huì)在CRF和SCF處理的土壤中逐漸積累。此外，長(zhǎng)期施用氮肥會(huì)導(dǎo)致土壤pH值顯著下降，而CRF處理的下降幅度明顯低于SCF和CCF處理，表明CRF處理可減輕長(zhǎng)期施用氮肥導(dǎo)致土壤pH值下降的不利影響。同時(shí)，與CCF相比，兩種包膜控釋肥均能顯著降低土壤中NH3揮發(fā)峰值排放量和NH3總累積揮發(fā)量。在農(nóng)田溫室氣體排放方面，長(zhǎng)期施氮處理的CH4累計(jì)吸收總量低于CK處理，與CCF相比，控釋肥對(duì)CH4吸收的負(fù)效應(yīng)更弱。與施用CCF處理相比，兩種包膜控釋肥在施用一周后減少了N2O排放。然而，長(zhǎng)期施用包膜控釋肥處理從拔節(jié)期到收獲期的N2O排放通量較高，在整個(gè)夏玉米生長(zhǎng)期的累計(jì)N2O排放總量也高于CCF處理。雖然兩種包膜控釋肥料都有較高的籽粒產(chǎn)量和累積CH4吸收量，但由于N2O的升溫潛能值較高，與CCF處理相比，兩種肥料都有較高的N2O累積排放總量，導(dǎo)致GWP和GHGI明顯升高。因此，在未來有必要加強(qiáng)控釋肥長(zhǎng)期施用對(duì)作物產(chǎn)量和溫室氣體排放綜合影響的監(jiān)控評(píng)估方面研究，以促進(jìn)環(huán)境友好型控釋肥的廣泛應(yīng)用。

圖1. 研究的圖形摘要

圖2. 結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）顯示了土壤養(yǎng)分、NH3、N2O、CH4、土壤pH、玉米生長(zhǎng)發(fā)育和籽粒產(chǎn)量對(duì)GHGI的直接和間接影響

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109227

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波