南京农业大学丁艳锋团队发现缓混肥侧条施用可实现水稻丰产和减排协同

水稻是世界上第一大口粮作物，全球60%以上的人口以稻米为主食。同时，稻田还贡献了约1/4的人为CH4排放。氮肥是水稻产量的重要影响因素，但高产很大程度上会带来高排放。因此，通过优化氮肥施用实现水稻丰产和减排的协同对实现我国粮食安全和绿色高质量发展至关重要。高产水稻的氮素需求高峰在分蘖期和穗分化—抽穗期，生产上多采用分次施尿素的方式满足水稻“双峰”需氮。缓/控释氮肥（CRU）具有长效释放的特点，被报道可替代分次施尿素，但其替代后对稻田温室气体排放的影响还未见报道。

近日，南京农业大学丁艳锋教授团队在The Crop Journal在线发表了题为“Subsurface banding of blended controlled-release urea can optimize rice yields while minimizing yield-scaled greenhouse gas emissions”的研究论文，作者选取不同氮素释放特性的缓/控施肥，采用撒施和侧条两种施用方式，以分4次施尿素（高产模式，CK）为对照，基于产量、氮肥利用效率和稻田温室气体排放的综合评价，提出了可协同丰产和减排的氮肥类型和施用方式。

研究者发现，CRU类型显著影响水稻籽粒产量和氮肥利用率，与硫包衣尿素（SCU）和树脂包衣尿素（PCU）相比，由多种释放周期CRU组配的“缓混肥”（BBU）更能满足水稻需肥（图1）。相反，CRU类型并不会导致CH4和N2O排放的差异（图2和图3），而CRU施用方式却显著影响CH4排放，表现为侧条施排放量低于撒施。两年试验发现， CRU侧条施与CK的CH4排放量相当，二者主要降低了晒田前的CH4排放（图2），这与其分蘖期较高的分蘖数有关（图4a）。该研究结果表明，水稻氮肥利用率与单位产量温室气体排放量呈显著负相关（图4b），而匹配作物需肥规律的氮肥管理方式，如CK和BBU侧条施用，可以在增产的同时实现减排。相比较而言，“缓混肥”侧条施用具有“一次性施用”的优势，可为水稻丰产绿色高质量发展提供新思路。

图1 撒施和深施下3种缓/控释肥料的氮素释放速率（a）和土壤铵态氮含量（b）的动态变化

注：箭头分别表示水稻的分蘖期、结实期和开花期。

图2 稻田CH4排放的动态特征及肥料深施对中期晒田前后CH4排放总量的影响

图3 稻田N2O排放的动态特征

图4 晒田前CH4排放总量与分蘖期分蘖数的关系（a）及氮肥利用率与单位产量温室气体排放（b）、CH4排放总量（c）和N2O排放总量（d）之间的线性拟合分析

作者和基金项目

南京农业大学李伟玮、Sajjad Ahmad为共同第一作者，丁艳锋教授和李刚华教授为共同通信作者。该研究得到江苏省自然基金青年项目（BK20200539）、中国博士后科学基金面上项目（2019M661863）和江苏省重点研发计划项目（BE2019377，BE2019343）的资助。南京农业大学水稻栽培团队长期聚焦于现代农作制度下水稻高产高效栽培理论与技术、水稻机械化栽培理论与技术、稻米品质形成与调控机制、水稻产量形成的生理与分子机制和全球气候变化与逆境栽培等方面的研究，已在国际知名学术期刊上发表多篇高水平研究论文。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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