近日，南宁师范大学李卓亭课题组在农业综合、生态和环境领域A类期刊Agriculture, Ecosystems and Environment（中科院SCI一区Top期刊）发表题为“Reducing nitrogen fertilizer applications mitigates N2O emissions and maintains sugarcane yields in South China（减量施氮可以减少甘蔗田土壤N2O排放量并保持甘蔗产量）”的研究论文。李卓亭副研究员为第一作者及通讯作者，南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金项目（31860144）和广西引进海外高层次人才“百人计划”项目（6020303891350）的资助。
氮肥施用加上作物秸秆还田和温暖潮湿的气候增加了甘蔗系统的氧化亚氮(N2O)排放量。然而，高施氮量对中国甘蔗田N2O排放的影响及N2O减排潜力尚不清楚。本研究在广西甘蔗主产区开展了连续3个生长季节的田间试验，处理包括四个施氮肥梯度，分别为常规施氮量500 kg N ha–1 (N500) 和减量施氮300 kg N ha–1(N300) 和400 kg N ha–1 (N400)，以及不施氮0 (N0)。测定了N2O排放量、N2O和土壤无机氮(NH4+和NO3–)的δ15N值变化以及产量。结果表明：氮肥施用后4周期间N2O排放量达到峰值，且N500的峰值最大。土壤N2O通量最大值发生在土壤 (NH4+ 和NO3–含量高、土壤孔隙含水量大(约60%) 、土壤表面温度高 (约35℃) 时。整个生长季累积N2O排放量(1.3 ~ 64.8 kg N ha–1)和排放系数 (2.6% ~ 11.1%) 均随施氮量的增加而显著增加。N2O和土壤NH4+和NO3–δ15N值表明，施氮后N2O的生成以反硝化作用为主，而微生物类型随施氮后时间和施氮量的变化而变化。主成分分析结果表明，反硝化和硝化相关因子分别解释了N2O通量变化的53.53%和30.53%。与N500相比， N400和N300对甘蔗产量、氮素吸收量和含糖量均没有显著影响。与常规氮肥用量相比，340 kg N ha–1左右的合理氮肥用量可以在保持甘蔗产量的同时减少65%以上的N2O排放。本研究量化了不同施氮量对中国甘蔗系统N2O排放的影响，强调了通过优化施氮量来减少N2O排放的巨大潜力，估算了最佳氮肥施用量。
图1甘蔗田土壤-大气界面处的N2O通量（a）和不同氮肥施用处理下的累积N2O排放量（b）在三个甘蔗生长季节（2019年、2020年和2021年）的变化情况
图2施肥氮量与年累积N2O排放量和排放系数值之间的指数关系
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109250
责任编辑：宋潇
校对丨审核：张阳 王农
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