南京农业大学邹建文教授团队建立全球玉米和小麦生产土壤活性氮损失清单

　　近日，南京农业大学地球科学研究领域国际顶级期刊《Nature Geoscience》（自然·地球科学）在线发表了南京农业大学邹建文教授团队题为“Reducing soil nitrogen losses from fertilizer use in global maize and wheat production”的研究长文（article）。该研究建立了全球尺度上高精度的玉米和小麦生产氮肥施用引起的土壤活性氮（Nr）损失清单，并为优化田间管理措施减少土壤Nr损失提供了新的见解。

 

　　玉米和小麦作为两大旱地粮食作物，支撑着全球近三分之二的粮食需求，生产过程中消耗了全球38%的氮肥，导致大量活性氮（Nr）损失到大气和水体环境中，严重损害生态环境和人类健康。近几十年来，如何在保障全球粮食安全的前提下最大限度减少农田Nr损失一直是人类共同面临的科学难题和前沿热点。如何精确量化农田氮肥施用的Nr损失系数与损失强度，是提高全球和区域尺度土壤Nr损失清单编制科学性的重要基础。

 

　　南京农业大学邹建文教授团队集成了全球560篇文献涵盖472个观测位点的田间原位观测数据，分析构建了机器学习模型，辨析了全球玉米和小麦生产的氧化亚氮（N₂O）排放、一氧化氮（NO）排放、氨（NH₃）挥发、淋溶和径流5种途径活性氮损失系数的空间分布特征，估算了土壤Nr损失总量及其引起的间接N2O排放，并进一步探究了优化氮肥利用率（NUE）情景下的减缓潜力。结果表明，2020年全球玉米和小麦氮肥施用引起的5种Nr损失总量分别为446万吨N yr-1和369万吨N yr-1，分别占氮肥投入量的22%和19%，并引起了4.5万吨和3.7万吨间接N2O排放。通过优化施肥管理提升NUE可最高减少近50%的土壤Nr损失。该研究为全面了解全球旱作粮田氮肥施用引起的土壤活性氮损失强度、主要驱动因素及其优化管理情景下的减缓潜力提供了科学数据，同时也为科学评估全球土壤氮循环的气候反馈效应提供了重要参考和关键参数。

 

　　课题组博士生王超为论文第一作者，邹建文教授和刘树伟教授为论文共同通讯作者，法国科学院院士Philippe Ciais教授、美国波斯顿学院田汉勤教授、澳大利亚墨尔本大学陈德立教授、北京大学周丰教授、浙江大学谷保静教授、中国农科院资划所王立刚研究员、以及本课题组硕士生沈云等共同参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省杰青和双一流学科经费等资助。

 

　　全文链接：https://www.nature.com/articles/s41561-024-01542-x