北京市農(nóng)林科學(xué)院資環(huán)所揭示全球蔬菜體系新型氮肥增產(chǎn)提質(zhì)減排的時(shí)空特征及限制因子

　　近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院資環(huán)所與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院資劃所聯(lián)合在國際期刊Science of The Total Environment（IF=9.8）上發(fā)表了題為 “Global impact of enhanced-efficiency fertilizers on vegetable productivity and reactive nitrogen losses” 的學(xué)術(shù)論文。該研究通過meta分析和隨機(jī)森林等方法，系統(tǒng)量化了全球新型氮肥施用對蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤氧化亞氮（N2O）排放、氨（NH3）揮發(fā)和硝態(tài)氮（NO3-）淋溶的影響，闡明了影響新型氮肥農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)的主要驅(qū)動因素，為在蔬菜生產(chǎn)中新型氮肥科學(xué)施用提供了理論依據(jù)。

 

　　蔬菜是全球消費(fèi)量最大的非主食性食物，其可持續(xù)生產(chǎn)對全球膳食多樣性和民眾健康至關(guān)重要。新型氮肥（包膜氮肥、添加抑制劑）科學(xué)施用不僅是我國“十四五”農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃的重要研究內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)蔬菜減肥增效、品質(zhì)提升及可持續(xù)生產(chǎn)的主要技術(shù)措施之一，已成為當(dāng)前蔬菜養(yǎng)分優(yōu)化管理的研究重點(diǎn)。然而，不同管理措施和環(huán)境條件下新型氮肥在蔬菜生產(chǎn)中的施用效果差異顯著，通過單一田間試驗(yàn)難以量化其影響。

 

　　該研究收集了1993-2023年21個(gè)國家193個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的研究數(shù)據(jù)，構(gòu)建了全球蔬菜體系新型氮肥增產(chǎn)減排效應(yīng)數(shù)據(jù)庫?；趍eta分析評估了兩種主要應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)的新型氮肥（包膜尿素 [PCU]和添加硝化抑制劑 [NI]）對蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)、氮吸收、氮肥利用率和氮損失的影響。通過回歸分析和隨機(jī)森林分析等方法，量化了新型氮肥施用的減肥增效潛力，同時(shí)闡明了新型氮肥農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)對不同管理措施（施氮量和種植方式）與環(huán)境因子（土壤性質(zhì)和氣候條件）的響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)尿素相比，施用新型氮肥（NI 和 PCU）可顯著提高蔬菜產(chǎn)量（7.5%-8.1%）和品質(zhì)（維生素 C 增加10.7%-13.6%，可溶性糖增加 9.3%-10.9%，硝酸鹽含量降低17.2%-25.1%）。硝化抑制劑在減少 N2O 排放方面最為有效（40.5%），但同時(shí)顯著增加了NH3揮發(fā)（32.4%）。而包膜尿素不僅能顯著減少 N2O 排放（24.4%）和 NO3-淋溶（28.7%），還能顯著減少NH3揮發(fā)（74.5%）。因此在NH3揮發(fā)和NO3-淋溶較高的場景下，施用包膜尿素是減少菜田環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)措施。

 

　　回歸分析結(jié)果表明，與施用傳統(tǒng)氮肥（尿素）相比，生產(chǎn)同等產(chǎn)量的蔬菜，施用新型氮肥可減少81.6 kg N ha-1（15.6%）的氮肥用量，降低2.0 kg N ha–1（40.5%）的N2O排放和56.1 kg N ha-1（45.8%）的NO3-淋溶。此外，隨機(jī)森林分析表明，氮肥用量、土壤pH值、土壤有機(jī)碳含量、土壤速效氮和土壤容重等因素是影響增效肥增產(chǎn)和減排效應(yīng)的主要因素?？傮w表現(xiàn)為，在土壤有機(jī)碳含量較低時(shí)，新型氮肥的增產(chǎn)減排效果更為顯著；與硝化抑制劑相比，包膜尿素的增產(chǎn)效應(yīng)更為穩(wěn)定，并且在高pH的土壤中仍能顯著提高蔬菜產(chǎn)量；而與包膜尿素相比，硝化抑制劑在容重高的土壤中更能促進(jìn)蔬菜產(chǎn)量的提高。該研究為新型氮肥在蔬菜生產(chǎn)中的科學(xué)施用提供了理論依據(jù)，對于推動我國蔬菜化肥減施和綠色低碳生產(chǎn)具有重要意義。

 

　　北京農(nóng)林科學(xué)院資環(huán)所與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院資劃所聯(lián)培博士生潘昭隆為第一作者，何萍研究員和何文天研究員為該論文共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金（32230093, 32202610）、北京市農(nóng)林科學(xué)院項(xiàng)目（YXQN202405, ZHS202302）以及農(nóng)田智慧施肥項(xiàng)目資助。

 

　　原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969724021594