近日，農學院張吉旺、劉鵬教授團隊在《Field Crops Research》在線發表了題為“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中廣泛應用。然而，在肥料長期定位條件下，CRU對夏玉米生長，尤其是對溫室氣體排放的影響，尚未得到充分評估。為深入研究這一問題，該團隊開展了為期10年的肥料長期定位試驗，通過設置不同氮素類型，旨在揭示CRU對玉米產量形成、氮素利用效率、氨揮發以及溫室氣體排放的調控機制。

該研究發現，連續10年一次性基施控釋尿素仍可延長夏玉米高光合面積的持續時間，維持夏玉米吐絲后光合性能的穩定，為籽粒充實提供更多的光合產物，達到增加吐絲后干物質積累和提高氮素利用率的目的。與CCF處理相比，CRF和SCF通過提高每穗粒數和粒重，顯示出更大的增產效果。包膜控釋肥處理通過增加吐絲期土壤氮素供應，促進養分向玉米穗部運輸，提高小花受精率，并通過延遲灌漿期葉片衰老，提高玉米光合生產能力，增加花后干物質積累，提高粒重，最終使籽粒產量增加。在土壤養分方面，該研究還發現在2022年連續施肥10年后，CRF和SCF處理玉米收獲時的土壤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增多導致氮淋失增加，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，氮素可能會在CRF和SCF處理的土壤中逐漸積累。此外，長期施用氮肥會導致土壤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處理可減輕長期施用氮肥導致土壤pH值下降的不利影響。同時，與CCF相比，兩種包膜控釋肥均能顯著降低土壤中NH3揮發峰值排放量和NH3總累積揮發量。在農田溫室氣體排放方面，長期施氮處理的CH4累計吸收總量低于CK處理，與CCF相比，控釋肥對CH4吸收的負效應更弱。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，長期施用包膜控釋肥處理從拔節期到收獲期的N2O排放通量較高，在整個夏玉米生長期的累計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，導致GWP和GHGI明顯升高。因此，在未來有必要加強控釋肥長期施用對作物產量和溫室氣體排放綜合影響的監控評估方面研究，以促進環境友好型控釋肥的廣泛應用。

圖1. 研究的圖形摘要

圖2. 結構方程模型（SEM）顯示了土壤養分、NH3、N2O、CH4、土壤pH、玉米生長發育和籽粒產量對GHGI的直接和間接影響

該研究得到了國家自然科學基金和國家重點研發計劃的支持。

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

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波