💡这项突破是什么?
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所植物营养团队基于DNDC模型模拟评估了抑制剂施用下玉米氮肥减施潜力。研究成果发表在国际学术期刊《Journal of Cleaner Production》。
脲酶和硝化抑制剂等增效肥能够有效提高氮素利用率并减少活性氮损失，已成为当今全球农业研究的热点。同时，增效肥是我国“十四五”农业科技发展规划的重要研究内容之一，是实现化肥减量增效和农业绿色低碳生产的重要技术措施。然而，抑制剂施用增效减排的长期效应尚不明确，化肥减施潜力缺乏系统研究。基于过程机理的DNDC（DeNitrification-DeComposition）模型在模拟土壤碳氮循环过程方面具有明显优势，本地化改进的模型能够较好的模拟脲酶和硝化抑制剂施用对作物产量和氮素损失的长期影响。
该研究基于2015-2017年不同氮肥管理方式与添加抑制剂处理的田间定位试验监测数据，校验和改进了DNDC模型尿素水解机制与参数。结果表明，与改进前模型相比，改进后的模型提高了对玉米产量和氮素吸收、土壤温度和水分、土壤无机氮和N2O日排放量模拟的准确性。同时，改进后的模型显著提升了对土壤氨挥发的模拟。主要改进了包括尿素扩散因子、尿素水解速率、尿素水解水分因子、氨挥发土壤深度因子和抑制剂效率等关键参数。
此外，基于1988-2017年长期模拟表明，与表施尿素相比，混施尿素、穴施尿素硝酸铵及添加抑制剂处理在保证玉米高产的同时氮肥用量减少了17-40 公斤/公顷。综上，本研究表明DNDC模型可用于研究气候波动下抑制剂施用对玉米产量和氮素损失的长期影响，并确定不同抑制剂施用的最佳氮肥用量以及评估其氮肥减施潜力，对于实现农业绿色可持续发展具有重要的现实指导意义。同时，本研究可扩展应用到区域不同气候条件、种植制度和土壤类型下氮素优化管理，为保障粮食安全和降低环境风险提供了理论依据和技术支撑。
图1不同施肥处理NH3挥发排放量实测值和模拟值比较（左图）和1988-2017年不同施肥处理玉米产量和生长季氮素损失对氮肥用量的响应（右图）
北京市农林科学院资环所姜蓉助理研究员为论文第一作者，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所何萍研究员和加拿大农业部哈罗研发中心Jingyi Yang研究员为共同通讯作者。该研究得到中国农业科学院科技创新工程项目（No. CAAS-ZDRW202202）、博士后国际交流计划派出项目（No. PC20180101）以及北京市农林科学院科研项目和加拿大农业部科研项目等资助。
【引用方式及原文链接】：
Rong Jiang, Jingyi Yang*, Craig F. Drury, Brian B. Grant, Ward N. Smith, Wentian He, Daniel W. Reynolds, Ping He*. Modelling the impacts of inhibitors and fertilizer placement on maize yield and ammonia, nitrous oxide and nitrate leaching losses in southwestern Ontario, Canada. Journal of Cleaner Production. 2023. 384, 135511.
