近日，院资环所何文天研究团队在国际知名期刊Global Change Biology（IF: 13.211, Q1）上发表了题为“Global evaluation of inhibitor impacts on ammonia and nitrous oxide emissions from agricultural soils: A meta-analysis”的学术论文（DOI: 10.1111/gcb.16294）。该研究通过Meta分析方法系统评估了全球抑制剂施用对不同作物产量、土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响，阐明了影响抑制剂效应的主要驱动因子，为建立协同粮食安全和生态环境安全的抑制剂最佳施用方案提供了理论依据。

添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂是提高氮肥利用效率、减少活性氮损失和降低温室气体排放的有效途径，已成为当今全球农业研究的热点。增效肥料是我国“十四五”农业科技发展规划的重要研究内容，是实现化肥减量增效和农业绿色低碳生产的主要技术措施之一。然而，管理措施和环境条件变化对于抑制剂在不同农业生态系统中施用效果影响显著，通过单一田间试验难以深入阐释其驱动机制。

图1 全球抑制剂试验点分布图

因此，该研究收集了1996-2022年21个国家222个试验点的研究数据，构建了全球氮肥抑制剂施用情况数据库（图1），基于Meta分析全面评估不同类型抑制剂（脲酶抑制剂、硝化抑制剂、脲酶-硝化抑制剂混施）对作物产量、土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响，通过Meta分组分析、Meta回归和多元回归分析等方法阐明了抑制剂效用对不同农田管理措施（抑制剂施用方式、氮肥管理、作物类型和水分管理）和环境因子（土壤性质和气候条件）的响应规律。结果表明，脲酶抑制剂能有效提高作物产量（5%）和降低土壤氨挥发（51%）；硝化抑制剂对于减少氧化亚氮排放（49%）作用更大，但由于硝化作用受阻导致土壤铵离子累积，进而增加土壤氨挥发（图2）。因此，在氮肥表施等氨挥发较高的场景下，添加脲酶抑制剂是提高农学效益的最佳选择；而当氨挥发较低的场景下（如，氮肥深施、水肥一体化等），硝化抑制剂则是减少农田环境风险的最优措施；此外，脲酶-硝化抑制剂混施可以避免添加单一类型抑制剂导致的氨挥发与氧化亚氮排放的tradeoff，是平衡农业生产与环境保护的有效手段之一。

图2 不同抑制剂类型对作物产量（a）、氨挥发（b）和氧化亚氮排放（c）的影响

此外，Meta回归和多元回归分析结果表明，农田管理措施与土壤-气候环境对抑制剂降低气态氮损失的效应影响显著，其中氮肥施用量、土壤pH和作物类型是影响抑制剂效应的主要驱动因子（图3）。硝化抑制剂对氮肥施用量响应更为显著，且其效率与氮肥施用量呈正相关关系，表明土壤氮素养分含量高时添加硝化抑制剂有利于减少氮素损失从而实现氮肥减量；而当土壤氮素缺乏时添加硝化抑制剂则有利于缓解缺氮胁迫，进而提高作物产量。脲酶抑制剂对土壤pH的变化更敏感且在中性土壤中效率最高，这是因为酸性环境更容易促使脲酶抑制剂降解失活，而碱性土壤下氨挥发的升高则会部分抵消脲酶抑制剂的作用。与粮食作物体系相比，在草地系统中添加抑制剂效果更佳，这是由于作物生长早期更为发达的草地根系可以增强土壤氮固持，从而更有利于抑制剂在活性最强时发挥作用；此外，草地系统由于其多年生的特性往往氮肥施用量或频率更高，从而使硝化抑制剂效率随之升高。该研究为构建我国不同作物体系、管理措施、土壤性质和气候条件下的抑制剂科学施用策略提供了理论依据，对推动我国农业绿色低碳生产和实现农业碳中和目标具有重要意义。

图3 不同管理措施和环境条件对抑制剂降低氨挥发（a1-d1）和氧化亚氮排放（a2-d2）效应的影响

我院资环所博士后樊代佳为该论文第一作者，资环所何文天副研究员与邹国元研究员为该论文共同通讯作者，资环所科研人员宋大平、陈延华、王学霞和姜蓉为论文的主要参与人，该论文第一通讯单位为北京市农林科学院。该研究获得国家玉米产业技术体系（CARS-02）、院科技创新能力建设专项（KJCX20220416）和院改革与发展项目（YZS202103）等项目的资助。

来源：北京市农林科学院资环所