城市与区域生态国家重点实验室陈利顶团队通过对已有文献数据整理和进一步的分析，以不同的常规施氮量为基础，用百分比的形式确定蔬菜生产的减量施氮。研究成果为制定区域减氮计划提供合理依据，帮助缓解蔬菜高产与氮流失之间的矛盾。该成果以“Determining optimal range of reduction rates for nitrogen fertilization based on responses of vegetable yield and nitrogen losses to reduced nitrogen fertilizer application”为题发表于《Science of the Total Environment》（文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171523）。
中国生产和消费着全球一半以上的蔬菜，随着经济的发展、生活水平的提高、饮食结构的改善，蔬菜的需求还在持续增加。然而，调查表明不同气候、土壤等生长环境条件下，不同蔬菜品种需氮量相差非常大，但农户都普遍过量施用化肥。蔬菜生产投入化肥超过1000 kg/ha，是粮食作物生产的3倍以上，但其中氮肥利用率低于30%。大量的氮流失给生态环境造成严重威胁。为控制蔬菜生产中过量氮投入，当前主要有2种方法来确定施氮量。一是通过田间试验，构建不同施氮量与产量和氮流失之间的关系，然后根据目标产量和氮流失确定施氮量；二是基于生产过程中的所有的氮输入和氮输出得到的氮平衡，来确定需氮量。然而这些方法由于需要农户投入额外的时间和资金，对知识门槛要求较高，使得其应用推广十分有限。因此，我们提出农户以自身常规施肥量为基础，按百分比减量施用就能达到保持产量的同时减少氮流失的效果。
本研究收集了102篇文献共1123条数据，这些数据包括常规施肥量及减量施肥量下的蔬菜产量和氮流失（包括通过淋溶、径流、氨挥发产生的流失和氮沉积）。由于不同区域气候和地理差异对蔬菜生产影响较大，收集的数据被划分为4个区域，包括：北方干旱半干旱地区和黄土高原区（NSL），东南季风区（SMZ），温带季风区（TMZ）以及西南地区（SWZ）。将每个实验施氮量与其对应的常规施氮量的结果作为一对数据进行后续的分析，施氮比例与结果响应计算公式分别为：
结果显示，施氮比例与产量响应的关系均呈现的是开口向下的一元二次方程，达到最高产量的施肥量小于常规施肥量；施氮比例与氮流失响应的关系呈现的是指数方程，氮流失量及流失速度都随着施氮比例增加而增加。因此，以保证产量为前提，以氮流失增加速度小于氮投入增加速度为标准，确定各区域的最佳施氮范围分别为：SMZ为40-66%；SWZ为54-80%；TMZ为51-67%，其中在NSL显示减氮可能明显影响产量，减氮潜力较小，因此暂不推荐减氮。结果表明，在各区域的最佳施氮范围内，蔬菜产量变化不大，氮流失减少达40%左右。
最后，本研究运用分层Meta分析法探究了各区域的最佳施氮范围在大棚和露地、是否增加管理措施以及不同蔬菜品种之间的适用性。结果表明：①无论是在大棚或露地，蔬菜产量整体都不下降，且对氮流失响应变化不显著；②由于管理措施作用的多样性以及各地块对其适应性不同，增加管理措施会增加产量和氮流失响应的不确定性，因此在选择增加管理措施时需谨慎；③不同蔬菜品种对产量响应变化具有显著影响，大部分品种在最佳施氮量范围产量不会下降，但对于部分产量会下降的品种应谨慎确定减氮量范围。
本研究所整理的数据可在文章链接中获取。欢迎广大田间试验研究人员及各地蔬菜种植户采纳试用，为减氮的推广提供宝贵的实践经验（联系人：冯青郁，电子邮件：qyfeng18@rcees.ac.cn）。
2024年3月26日