中國科學院沈陽應用生態研究所穩定同位素生態學研究組與美國馬里蘭大學環境科學研究中心阿巴拉契亞實驗室合作，收集了全球74篇利用氮15（氮15）田間原位示蹤法量化玉米農田肥料氮去向的文獻(圖1)，從中提取了366個觀測數據，分析比較了常規耕作條件下氮肥利用率和氮肥去向的地區間差異，進一步探究了不同農田管理措施的影響。研究發現，施入玉米系統的當季氮肥全球平均有41%被作物吸收利用，31%殘留在土壤，28%損失并進入水體和大氣。其中，作物吸收利用表現出明顯的地域差異。分析表明，中國玉米農田氮利用效率較低可能與該地區較低的土壤有機質含量有關。通過對比9種不同的農田管理措施對氮肥去向的影響，研究發現氮肥深施和多次施用可顯著增加玉米產量、氮吸收和氮肥利用率，并減少損失。研究系統總結了以往15N示蹤玉米農田肥料氮去向方面的研究結果，增加了對不同自然和農田管理條件下氮肥去向差異的理解，為提升農田氮肥管理提供了科學依據。

相關研究成果以“Fates and use efficiency of nitrogen fertilizer in maize cropping systems and their responses to technologies and management practices: A global analysis on field ¹⁵N tracer studies” 為題發表在Earth’s Future  上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、遼寧省“興遼英才計劃”等的資助。

圖1.全球玉米農田系統的常規管理條件下氮肥去向區域差異(15N原位示蹤)(N：北美，C：中國，E：歐盟，O：其他國家和地區;柱狀圖中的數字為觀測數;誤差線為標準差)

圖2.不同農田管理措施對玉米產量、氮吸收、肥料氮貢獻比例(%Ndff)以及農田肥料氮去向(15N uptake、15N soil retention、15N unrecovered)的影響。圖中英文簡寫：EEFs：增效氮肥(包括緩控釋肥，硝化/脲酶抑制劑添加等);OF：其他氮肥(相比尿素，試驗其他銨態氮肥);NT/RT：免耕或少耕;DP：氮肥深施;ISF：氮肥多次施用;RBP：減少氮肥基施的比例;COM：氮肥和有機物料同時施用;IFR-H：增加氮肥用量(增幅≥100%);IFR-L：增加氮肥用量(增幅<100%);RFR-L：減少氮肥用量(減幅<50%);RFR-M：減少氮肥用量(減幅=50%);RFR-H：減少氮肥用量(減幅>50%)

論文鏈接：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020EF001514