一次性基施控释复合肥料可在提高水稻产量的同时减少温室气体排放

水稻生产中应用控释混合肥料（CRBF）和控释氮肥（CRF）可同步提升产量（+3.7%至+6.4%）并减少温室气体排放（甲烷-13.4%至-20.4%，一氧化二氮-21.0%至-18.2%），降低全球变暖潜势（GWP）和单位产量排放强度（GHGI），其效果与土壤铵态氮浓度、根系生理活性及甲烷氧化相关基因（pmoA）丰度变化有关。

　　

摘要

目的：水稻生产面临着提高粮食产量和减少温室气体（GHG）排放的双重挑战。一次性基施控释复合肥料（CRBF）这一创新的施肥策略，在提高氮（N）利用率、增加水稻产量和经济效益方面展现出了良好的前景。然而，其对温室气体排放的影响仍不明确。方法：在2022年至2023年期间，我们进行了一项为期两年的田间试验，研究CRBF对甲烷（CH₄）和一氧化二氮（N₂O）排放以及水稻产量的影响。此外，我们还进行了元分析，以评估全球范围内控释氮肥（CRF）对温室气体排放和水稻产量的影响。结果：与传统施肥（CF）相比，CRBF显著降低了累积的CH₄排放量（减少13.4%）和N₂O排放量（减少21.0%），同时提高了水稻产量（增加3.7%）。因此，CRBF使全球变暖潜力（GWP）降低了13.5%，温室气体强度（GHGI）降低了16.4%。CRBF增加了土壤中NH₄⁺-N的浓度，从而促进了水稻的分蘖、根系氧化活性以及根系分泌物中苹果酸的浓度。这些积极的形态和生理特征与较高水平的< />基因以及较高的< />/mcrA比率相关，有利于CH₄的氧化。南京9108品种在保持与淮稻5相同N₂O排放量的同时，表现出更高的产量（增加2.4%）和更低的CH₄排放量（减少20.4%）、GWP（减少20.2%）和GHGI（减少22.1%）。元分析进一步证实，与传统施肥相比，CRF提高了水稻产量（增加6.4%），同时降低了CH₄（减少11.8%）和N₂O（减少18.2%）排放量、GWP（减少12.9%）和GHGI（减少20.9%）。结论：CRBF和CRF均能够同时实现高粮食产量和温室气体减排的目标，这凸显了它们在推动水稻生产系统可持续集约化方面的潜力。