施氮是增加和維持農作物產量的重要農藝措施。但是，過量施氮不僅浪費資源，造成土壤退化，還會污染水體和大氣。量化施入農田氮肥的去向和利用效率是農田氮肥管理的基礎。受土壤類型、氣候條件、田間管理等因素的影響，不同區域和不同作物之間氮肥去向存在很大差異。認識這些差異以及控制因素可以幫我們更好地管理氮肥，提高利用效率，減少損失和污染。玉米是我國重要的農作物之一，其在我國的種植規模不斷攀升，種植面積和產量早已超過小麥、水稻等農作物，其中在我國東北增長最為迅速。然而，有關玉米農田肥料氮利用效率和損失的研究多集中在華北區域，東北較少。由于氣候和水土條件的差異，東北地區玉米農田氮肥的利用效率和損失可能與其他種植區不同。 

　　中國科學院沈陽應用生態研究所穩定同位素生態學實驗室與國內外多家單位合作，在我國玉米農田系統中開展了6個原位¹⁵N示蹤試驗（2015-2016年，其中4個在東北），并結合文獻中的數據，比較了我國玉米系統肥料氮在東北和華北兩個區域氮肥利用和損失的差異（圖1）。研究發現施入土壤的當季氮肥平均有34%被作物吸收利用，35%殘留在土壤，31%損失掉（進入水體和大氣）。其中作物吸收利用和損失表現出明顯的地域差異，東北地區的吸收比例要顯著高于華北地區（47% vs. 28%）（圖2），而損失比例則低于華北地區（21% vs. 34%）。東北區域氮利用效率較高的原因可能是由于該地區玉米產量顯著高于華北地區，從而導致更高的氮吸收（260 vs. 192 kg N ha^-1）。與氣候因子相比，土壤性質差異可能是造成氮肥去向區域差異更重要的原因。此外，研究還發現當季作物吸收氮素中來自當季肥料僅占36%，說明絕大多數玉米吸收的氮素來自非肥料氮（64%），包括土壤自身的礦化和硝化供氮。因此，為了維持土壤的長期供氮能力以及農田生態系統的氮平衡，也應重視土壤原有氮的消耗和補償。 

　　該成果近期在線發表于土壤學期刊Soil and Tillage Research上。穩定同位素生態學研究組助理研究員全智和博士后李善龍為共同第一作者，方運霆研究員為通訊作者。該研究得到了中科院戰略先導專項、國家重點研發項目以及國家自然科學基金的資助。 

　　論文鏈接 

圖1. 我國玉米農田系統¹⁵N田間原位示蹤試驗分布圖。黑點為文獻中站點（n=17），紅點為本次研究的站點（n=6），數字為試驗開展年份

圖2. 玉米農田系統¹⁵N原位示蹤試驗12個變量（氣候、土壤性質、施氮量、產量、氮吸收量、¹⁵N肥料氮去向）在我國東北（NE）和華北（NC）兩個區域的地域差異