氮肥的過量施用導致農(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，一種強效溫室氣體)，對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)。當前，有機物料與化學氮肥配施被廣泛認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)能夠有效抑制氮轉化過程中的N?O釋放，但其與高生物有效性的水溶性有機碳的協(xié)同效應尚不明確。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)評估仍屬空白。因此，探究RAE與DCD的聯(lián)合施用效應，對于實現(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，通過田間試驗系統(tǒng)評估了RAE與DCD單獨及聯(lián)合施用對玉米產(chǎn)量、氮肥利用效率及N?O排放的影響。研究發(fā)現(xiàn)，與對照處理相比，RAE單獨施用可提高玉米籽粒產(chǎn)量6.13–7.11%，使氮肥農(nóng)學效率(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14.31–14.67%，NAE與PFP?分別提升36.70–37.93%與13.77–14.11%，其增幅遠超兩者單獨效應之和(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。相關機制研究表明，RAE通過提升土壤有機碳含量與固氮基因(nifH)豐度，增強了土壤氮素賦存與作物氮吸收能力，同時促進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研發(fā)計劃項目(2024YFD1501400)和遼寧省自然科學基金(2024-BSBA-56)等項目的資助。