转自：生态循环圈
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期刊：Global Change Biology
题目：Global Meta-analysis of individual and combined nitrogen inhibitors: enhancing plant productivity and reducing environmental losses
通讯作者：李杰 研究员、谷健 副研究员（中国科学院沈阳应用生态研究所）
原文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.70007
发表日期：2024-12-20
氮素转化抑制剂已被广泛认为是提高作物生产力和减少氮素损失的一种有前途的策略。然而，在不同的农业生态系统中，单个或联合抑制剂的有效性可能会有很大差异。迫切需要对使用单个抑制剂和联合抑制剂的环境和农艺影响进行全面评估，这将有助于确定联合抑制剂有效的条件，以及它是否是一种具有成本效益的解决方案。该研究综合了来自21个国家、262个研究地点的41篇同行评议研究的结果。该综合研究的目的是 (i) 研究脲酶抑制剂 (UIs)、硝化抑制剂 (NIs) 和联合抑制剂 (UINIs) 对土壤无机氮含量、气体排放和植物生产力的影响，包括通过成本效益分析 (CBA) 进行经济评价；(ii) 探讨氮抑制剂对种植制度和施肥制度等管理因素以及气候和土壤性质等环境因素的不同反应；(iii) 确定使用联合抑制剂的最佳条件，以获得最大的潜在效益。这对于更好地理解影响抑制剂性能的因素至关重要，并为施用氮肥稳定剂提供实用指导。该研究旨在促进环境和经济效益的最大化，支持可持续农业生产。![]()
图1. 该研究Meta分析流程
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图2. 该研究Meta分析的全球研究地点分布
与单独使用UIs或NIs相比，联合使用UINIs是最有效的，可将作物产量提高5%，并减少51%的气体排放。UINIs 通过调节尿素水解提高作物铵 (NH4+) 的利用率，并通过抑制土壤中的硝化作用延长NH4+的保留时间，从而实现了这些效益。成本效益分析表明，施用UINIs的总体经济效益大于成本，净货币效益为 23.36 美元/公顷，相当于收入增加 6.4%。Meta回归和随机森林分析表明，UINIs 的性能主要受氮肥施用量、有机质含量和土壤 pH 值等因素的影响。在细质土壤和/或施用高浓度氮肥的作物中观察到的反应更为显著。酸性土壤 (pH < 6.5)表现出最大的效应，由于特定的抑制相互作用，提高了作物生产力，减少了NH3的挥发。该研究结果凸显了 UINIs 对作物生产率和环境保护的有益影响，通过应对各种氮损失挑战，同时提高经济效益，实现了 “双赢 ”局面。进一步探索和优化气候、土壤、植物和管理系统之间的相互作用，以及使用适当的抑制剂，对于最大限度地发挥其对全球气候的积极影响和获得相应的经济效益至关重要。![]()
图3. 施用抑制剂及其产物对NH3挥发(a)、N2O排放(b)、NO3−含量(c)、NH4+含量(d)、氮回收效率(NRE)(e)、作物产量(f)、氮素吸收(g)和氮素利用效率(NUE)(h)的影响
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图4. 氮抑制剂施用下不同解释变量对NH3挥发(a, d, g)、N2O排放(b, e, h)和作物产量(c, f, i)响应的相对重要性
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图5. 氮抑制剂施用下NH3挥发响应比(RRs)与年平均温度(MAT) (a)、年平均降水量(MAP)(b)、pH (c)、土壤有机碳(d)、总氮(TN) (e)和氮速率(f)的关系
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图6. 氮抑制剂施用下N2O排放量反应比(RRs)与年平均温度(MAT)(a)、年平均降水量 (MAP)(b)、pH值(c)、SOC(d)、总氮(TN)(e)和氮速率(f) 之间的关系
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图7. 氮抑制剂施用下作物产量反应比(RRs)与年平均温度(MAT)(a)、年平均降水量 (MAP)(b)、pH值(c)、SOC(d)、总氮(TN)(e)和氮速率(f) 之间的关系
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