沈陽生態(tài)所發(fā)表評論指出作物吸收氮的未知來源可能被高估
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??? 作物吸收氮源存在的爭議在于:除了肥料氮(化肥氮、有機(jī)肥氮)和非肥料氮(氮沉降、生物固氮等)以外,土壤自身是否給作物供氮。這就涉及到估算作物氮源的時間和空間尺度問題。眾所周知,外源氮投入會有很大一部分殘留在土壤中被后季作物吸收利用。在短期內(nèi)(如一個生長季),土壤本身氮素的礦化和釋放會給作物供氮,但是土壤供氮的同時外源氮也在給土壤氮進(jìn)行補充(固持和固定)。如果土壤氮庫大小維持平衡,土壤自身氮素(內(nèi)源氮庫)的貢獻(xiàn)就實際上就是外源氮的貢獻(xiàn),屬于外源氮的殘留效應(yīng)(通過土壤氮周轉(zhuǎn)的間接貢獻(xiàn))。全球尺度的長期定位試驗和全國水平的土壤普查數(shù)據(jù)都顯示農(nóng)田土壤氮庫基本上是維持平衡的。因此,在大尺度上來講農(nóng)田土壤并不供氮(并不排除小尺度局部區(qū)域存在土壤氮盈余或土壤氮虧損的可能)。
??????? Yan等(2020)總結(jié)了全球的15N原位示蹤試驗數(shù)據(jù),在Global Change Biology上撰文指出糧食作物吸收的氮素絕大部分來自其他氮源(Ndfo,平均95 kg N ha-1 yr-1)(圖1a)。排除非肥料氮的投入和殘效的貢獻(xiàn)外,仍有相當(dāng)數(shù)量未找到其來源(平均53 kg N ha-1 yr-1),因此Yan等(2020)猜測這部分未知氮源很可能是由土壤自身氮庫提供(圖1b)。我們重新分析了其數(shù)據(jù),指出有以下幾個原因可能導(dǎo)致了其在計算作物氮源的時候高估了未知氮源的貢獻(xiàn):1)15N微區(qū)試驗和小區(qū)試驗的作物產(chǎn)量相比普通農(nóng)戶更高,利用微區(qū)或者小區(qū)尺度的產(chǎn)量數(shù)據(jù)估算普通農(nóng)戶條件的情況,會高估15N的作物吸收、低估15N的土壤殘留;2)Yan等(2020)的數(shù)據(jù)主要來自西方發(fā)達(dá)國家。西方發(fā)達(dá)國家秸稈還田率普遍較高,但其在統(tǒng)計氮平衡時卻忽略秸稈還田的氮投入,從而低估了非肥料氮投入的總量和貢獻(xiàn);3)大部分15N示蹤試驗都是短期試驗,短期15N回收并不能完全反映長期的15N回收,從而可能導(dǎo)致15N的后季吸收被低估(即使后季中的每一季都很低,也不意味著后季的累積貢獻(xiàn)就很低)。
??? 該評論以“The undefined N source might be overestimated by 15N tracer trials”為題發(fā)表于Global Change Biology(IF = 8.55)。沈陽生態(tài)所助理研究員全智為第一作者,馬里蘭大學(xué)資源環(huán)境中心Zhang Xin助理教授為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、壽光設(shè)施農(nóng)業(yè)研究中心開放性課題以及國家自然科學(xué)基金資助。
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圖1. 土壤-作物系統(tǒng)氮素的來源與去向(a),以及不同氮源對作物其他來源氮素(Ndfo)的貢獻(xiàn)(b)
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參考文獻(xiàn):
Yan, M., Pan, G., Lavallee, J.M., Conant, R.T., 2020. Rethinking sources of nitrogen to cereal crops. Global Change Biology 26, 191-199. https://doi.org/10.1111/gcb.14908
Quan, Z., Zhang, X., Fang, Y., 2021. The undefined N source might be overestimated by 15N tracer trials. Global Change Biology 27, 467-468. https://doi.org/10.1111/gcb.15371
Conant, R.T., Lavallee, J.M., Yan, M., Pan, G., 2021. Reconsidering the fate of fertilizer N: A response to Quan et al. Global Change Biology 27, 467-468. https://doi.org/10.1111/gcb.15463
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