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近日，皇家娱乐城 资环所与中国农业科学院资划所合作在国际知名期刊Agriculture, Ecosystems and Environment上合作发表了题为“Improving potato productivity and mitigating nitrogen losses using enhanced-efficiency fertilizers: A global meta-analysis” 的学术论文。该研究通过Meta分析方法系统量化了全球增效肥施用对马铃薯产量、土壤氧化亚氮排放、氨挥发和氮淋溶的影响，阐明了影响增效施增产效应的主要驱动因素，为增效肥在马铃薯生产中的科学施用提供了理论依据。

马铃薯作为第四大主粮作物，其可持续生产对于全球粮食安全至关重要。增效肥料不仅是我国“十四五”农业科技发展规划的重要研究内容，也是实现马铃薯减肥增效、绿色生产的主要技术措施之一，已成为当今马铃薯养分优化管理研究的重点。然而，不同管理措施和环境条件对于马铃薯种植体系增效肥施用效果的影响显著，通过单一田间试验难以量化其影响因素。因此，亟需通过全球大数据分析研究增效肥料施用的增产增效驱动机制。

图1 . 全球马铃薯增效肥试验点分布图

该研究收集了1993-2021年14个国家，65个试验点的研究数据，构建了全球马铃薯增效肥施用情况数据库（图1），基于Meta分析全面评估不同类型增效肥（包括聚合物包膜尿素 [PCU]、硝化抑制剂 [NI]、脲酶抑制剂 [UI] 以及脲酶-硝化抑制剂混施[NIUI]）对马铃薯产量、氮吸收、氮肥利用率和氮损失的影响。通过回归分析和随机森林分析等方法量化了增效肥施用在马铃薯生产上的减肥增效潜力，同时阐明了增效肥施用效应对不同农田管理措施（施氮量和种植密度）和环境因子（土壤性质和气候条件）的响应规律。结果表明，脲酶抑制剂能有效增加马铃薯产量（7.6%）、氮吸收（12.1%）和氮肥利用率（34.6%）。硝化抑制剂对于减少氧化亚氮排放（49.4%）有显著效果，而包膜尿素能有效降低氮淋溶（18.5%） 和氨挥发（74.3%）。因此，添加脲酶抑制剂是提高马铃薯农学效益的最佳选择；而在氨挥发和氮淋溶较高的场景下，施用包膜尿素是减少马铃薯农田环境风险的最优措施；此外，脲酶-硝化抑制剂混施可以兼顾氧化亚氮减排和马铃薯增产，是平衡马铃薯生产与降低环境风险的有效措施（图2）。

图2. 不同增效肥对马铃薯产量（A）、氮素吸收（B）、氮肥利用率（C）、氧化亚氮排放 （D）、氮淋溶（E）和氨挥发（F）的影响

回归分析结果表明，与施用传统氮肥（尿素）相比，生产相当产量的马铃薯，施用增效肥可减少32.8 kg N ha^-1（16.8%）的氮肥施用量，降低0.3kg N ha^–1（32.2%）的N₂O排放和15.6kg N ha^-1（35.1%）的NO₃^-淋失（图3）。此外，随机森林分析结果表明产量水平、土壤pH、氮肥施用量、土壤有机碳含量、土壤总氮和土壤质地等因素是影响增效肥增产效应的主要因素。总体表现为，在低产量水平和砂质土壤中，增效肥的增产效果更显著；此外，与抑制剂相比，包膜尿素的增产效应更易受到管理和环境变化的影响，并且在施氮量和土壤有机质较低时，包膜尿素的增产效应越显著，这是因为包膜尿素有助于缓解环境因素造成的氮素胁迫，进而提高马铃薯产量。该研究为增效肥在马铃薯生产中的科学施用提供了理论依据，对推动我国马铃薯绿色低碳生产具有重要意义。

图3. 增效肥（A）和传统氮肥（B）处理下马铃薯产量与施氮量的相关性，增效肥（C）和传统氮肥（D）处理下氧化亚氮排放与施氮量的相关性，增效肥（E）和传统氮肥（F）处理下氮淋溶与施氮量的相关性

资环所与中国农科院资划所联培博士潘昭隆为该论文第一作者，皇家娱乐城 为第一完成单位，资环所何文天副研究员与中国农科院资划所何萍研究员为该论文共同通讯作者。本研究得到皇家娱乐城 （KJCX20220416，YZS202103）、国家农业重大科技项目、国家自然科学基金（31972515，32202610）等科研项目的资助。

文章链接：//doi.org/10.1016/j.agee.2023.108416