氮肥的過量施用導(dǎo)致農(nóng)田活性氮損失加劇，其中以氣體形式排放的氧化亞氮(N?O，一種強(qiáng)效溫室氣體)，對(duì)氣候變化和臭氧層破壞具有重要影響。在全球范圍內(nèi)，農(nóng)業(yè)源N?O排放約占人為排放總量的60%，中國作為氮肥使用大國，面臨溫室氣體減排與糧食安全的雙重挑戰(zhàn)。當(dāng)前，有機(jī)物料與化學(xué)氮肥配施被廣泛認(rèn)為是提升土壤肥力和氮素利用效率的有效途徑。然而，傳統(tǒng)有機(jī)物料(如秸稈、糞肥)的施用常伴隨N?O排放的顯著增加。盡管硝化抑制劑(如雙氰胺—DCD)能夠有效抑制氮轉(zhuǎn)化過程中的N?O釋放，但其與高生物有效性的水溶性有機(jī)碳的協(xié)同效應(yīng)尚不明確。維生素C工業(yè)發(fā)酵的濃縮液(RAE)富含小分子有機(jī)酸，具有調(diào)控土壤微生物群落與碳氮循環(huán)的潛力，但其在氮肥增效與N?O減排方面的系統(tǒng)評(píng)估仍屬空白。因此，探究RAE與DCD的聯(lián)合施用效應(yīng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色增產(chǎn)與溫室氣體減排相協(xié)同具有重要意義。

土肥水高效利用與綠色肥料創(chuàng)新組群，通過田間試驗(yàn)系統(tǒng)評(píng)估了RAE與DCD單獨(dú)及聯(lián)合施用對(duì)玉米產(chǎn)量、氮肥利用效率及N?O排放的影響。研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照處理相比，RAE單獨(dú)施用可提高玉米籽粒產(chǎn)量6.13–7.11%，使氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE)和氮肥偏生產(chǎn)力(PFP?)分別提高15.45–20.63%和5.63–7.53%。RAE與DCD聯(lián)合施用則表現(xiàn)出顯著的協(xié)同增效作用：玉米產(chǎn)量增幅達(dá)14.31–14.67%，NAE與PFP?分別提升36.70–37.93%與13.77–14.11%，其增幅遠(yuǎn)超兩者單獨(dú)效應(yīng)之和(DCD 使 NAE 和 PFPn 分別提高 12.24–15.01% 和 4.64–5.75%)。

圖1RAE與DCD聯(lián)用在促進(jìn)玉米增產(chǎn)上起到“1 1>2”的效果。

表1RAE與DCD聯(lián)用在氮素利用上的協(xié)同增效。

在環(huán)境效應(yīng)方面，RAE雖短期內(nèi)刺激土壤硝化與反硝化功能基因(AOB-amoA、narG、nirS)豐度上升，引起N?O排放通量的瞬時(shí)增加，但DCD的加入有效抑制生長季內(nèi)單位產(chǎn)量N?O排放量(yield-scaled N?O emissions)的增加。相關(guān)機(jī)制研究表明，RAE通過提升土壤有機(jī)碳含量與固氮基因(nifH)豐度，增強(qiáng)了土壤氮素賦存與作物氮吸收能力，同時(shí)促進(jìn)玉米葉片抗壞血酸積累，優(yōu)化植株光合與氮代謝過程。本研究提出了“RAE促生 DCD控排”的接力調(diào)控策略，為解決維C工業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用、氮肥增效與溫室氣體減排的協(xié)同難題提供了理論與技術(shù)支撐。

上述成果以“Combined application of vitamin C industrial fermentation by-product and dicyandiamide (DCD) modifies nitrogen fertilizer utilization and nitrous oxide (N?O) emission in acid soil”為題，發(fā)表在《Industrial Crops & Products》(中國科學(xué)院分區(qū)：一區(qū))。沈陽生態(tài)所高明夫助理研究員為第一作者，博士研究生姜美求為共同第一作者，徐慧研究員和楊偉超副研究員為通訊作者。本研究受到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2024YFD1501400)和遼寧省自然科學(xué)基金(2024-BSBA-56)等項(xiàng)目的資助。