近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)地球科學(xué)研究領(lǐng)域國際頂級(jí)期刊《Nature Geoscience》（自然·地球科學(xué)）在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒建文教授團(tuán)隊(duì)題為“Reducing soil nitrogen losses from fertilizer use in global maize and wheat production”的研究長文（article）。該研究建立了全球尺度上高精度的玉米和小麥生產(chǎn)氮肥施用引起的土壤活性氮（Nr）損失清單，并為優(yōu)化田間管理措施減少土壤Nr損失提供了新的見解。

 

　　玉米和小麥作為兩大旱地糧食作物，支撐著全球近三分之二的糧食需求，生產(chǎn)過程中消耗了全球38%的氮肥，導(dǎo)致大量活性氮（Nr）損失到大氣和水體環(huán)境中，嚴(yán)重?fù)p害生態(tài)環(huán)境和人類健康。近幾十年來，如何在保障全球糧食安全的前提下最大限度減少農(nóng)田Nr損失一直是人類共同面臨的科學(xué)難題和前沿?zé)狳c(diǎn)。如何精確量化農(nóng)田氮肥施用的Nr損失系數(shù)與損失強(qiáng)度，是提高全球和區(qū)域尺度土壤Nr損失清單編制科學(xué)性的重要基礎(chǔ)。

 

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒建文教授團(tuán)隊(duì)集成了全球560篇文獻(xiàn)涵蓋472個(gè)觀測位點(diǎn)的田間原位觀測數(shù)據(jù)，分析構(gòu)建了機(jī)器學(xué)習(xí)模型，辨析了全球玉米和小麥生產(chǎn)的氧化亞氮（N₂O）排放、一氧化氮（NO）排放、氨（NH₃）揮發(fā)、淋溶和徑流5種途徑活性氮損失系數(shù)的空間分布特征，估算了土壤Nr損失總量及其引起的間接N2O排放，并進(jìn)一步探究了優(yōu)化氮肥利用率（NUE）情景下的減緩潛力。結(jié)果表明，2020年全球玉米和小麥氮肥施用引起的5種Nr損失總量分別為446萬噸N yr-1和369萬噸N yr-1，分別占氮肥投入量的22%和19%，并引起了4.5萬噸和3.7萬噸間接N2O排放。通過優(yōu)化施肥管理提升NUE可最高減少近50%的土壤Nr損失。該研究為全面了解全球旱作糧田氮肥施用引起的土壤活性氮損失強(qiáng)度、主要驅(qū)動(dòng)因素及其優(yōu)化管理情景下的減緩潛力提供了科學(xué)數(shù)據(jù)，同時(shí)也為科學(xué)評(píng)估全球土壤氮循環(huán)的氣候反饋效應(yīng)提供了重要參考和關(guān)鍵參數(shù)。

 

　　課題組博士生王超為論文第一作者，鄒建文教授和劉樹偉教授為論文共同通訊作者，法國科學(xué)院院士Philippe Ciais教授、美國波斯頓學(xué)院田漢勤教授、澳大利亞墨爾本大學(xué)陳德立教授、北京大學(xué)周豐教授、浙江大學(xué)谷保靜教授、中國農(nóng)科院資劃所王立剛研究員、以及本課題組碩士生沈云等共同參與了該項(xiàng)研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省杰青和雙一流學(xué)科經(jīng)費(fèi)等資助。

 

　　全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41561-024-01542-x