近日，农学院张吉旺、刘鹏教授团队在《Field Crops Research》在线发表了题为“Long-term application of controlled-release urea reduced ammonia volatilization, raising the risk of N2O emissions and improved summer maize yield”的研究论文。郭旭博士为该论文的第一作者，赵斌副教授为该论文的通讯作者。
控释尿素（CRU）因其卓越的氮素控制释放效果而在大田作物生产中广泛应用。然而，在肥料长期定位条件下，CRU对夏玉米生长，尤其是对温室气体排放的影响，尚未得到充分评估。为深入研究这一问题，该团队开展了为期10年的肥料长期定位试验，通过设置不同氮素类型，旨在揭示CRU对玉米产量形成、氮素利用效率、氨挥发以及温室气体排放的调控机制。
该研究发现，连续10年一次性基施控释尿素仍可延长夏玉米高光合面积的持续时间，维持夏玉米吐丝后光合性能的稳定，为籽粒充实提供更多的光合产物，达到增加吐丝后干物质积累和提高氮素利用率的目的。与CCF处理相比，CRF和SCF通过提高每穗粒数和粒重，显示出更大的增产效果。包膜控释肥处理通过增加吐丝期土壤氮素供应，促进养分向玉米穗部运输，提高小花受精率，并通过延迟灌浆期叶片衰老，提高玉米光合生产能力，增加花后干物质积累，提高粒重，最终使籽粒产量增加。在土壤养分方面，该研究还发现在2022年连续施肥10年后，CRF和SCF处理玉米收获时的土壤NO3--N含量显著高于CCF处理；而2021年，由于玉米收获前降水次数增多导致氮淋失增加，处理间差异并不显著，但CRF处理40-100 cm土层中的NO3--N含量仍较高，因此随着施肥年份的增长，氮素可能会在CRF和SCF处理的土壤中逐渐积累。此外，长期施用氮肥会导致土壤pH值显著下降，而CRF处理的下降幅度明显低于SCF和CCF处理，表明CRF处理可减轻长期施用氮肥导致土壤pH值下降的不利影响。同时，与CCF相比，两种包膜控释肥均能显著降低土壤中NH3挥发峰值排放量和NH3总累积挥发量。在农田温室气体排放方面，长期施氮处理的CH4累计吸收总量低于CK处理，与CCF相比，控释肥对CH4吸收的负效应更弱。与施用CCF处理相比，两种包膜控释肥在施用一周后减少了N2O排放。然而，长期施用包膜控释肥处理从拔节期到收获期的N2O排放通量较高，在整个夏玉米生长期的累计N2O排放总量也高于CCF处理。虽然两种包膜控释肥料都有较高的籽粒产量和累积CH4吸收量，但由于N2O的升温潜能值较高，与CCF处理相比，两种肥料都有较高的N2O累积排放总量，导致GWP和GHGI明显升高。因此，在未来有必要加强控释肥长期施用对作物产量和温室气体排放综合影响的监控评估方面研究，以促进环境友好型控释肥的广泛应用。
图1. 研究的图形摘要
图2. 结构方程模型（SEM）显示了土壤养分、NH3、N2O、CH4、土壤pH、玉米生长发育和籽粒产量对GHGI的直接和间接影响
该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109227
编 辑：万 千
审 核：贾 波
