稻田控释氮肥：通过碳氮耦合平衡粮食安全与碳中和目标

本文系统评估了美国13个州235个农田的大豆产量与品质（种子油分和蛋白质浓度）受环境因子（温度、降水、土壤养分）影响的区域差异。研究发现气象与土壤因素对产量和油分预测精度较高（R2分别为0.56和0.39），而蛋白质浓度预测性较差（R2 0.09）。北方高蛋白（39.5%）、南方高蛋白（39.4%）与玉米带高产区（38.2%）形成鲜明对比，为大豆品质分区定价和农业决策提供了科学依据。

　　

亮点

通过标准化协议收集美国13个州235块农田的种子与土壤样本，结合生长模型（DSSAT）模拟关键物候期，揭示环境因子对大豆品质的调控机制。

结果

气象、土壤和季节因素对产量和种子油分浓度的预测精度（R²分别为0.56和0.39）显著高于种子蛋白质浓度（R² 0.09）。北方和南方地区种子蛋白质浓度（分别为39.5%和39.4%）高于玉米带地区（38.2%），但后者产量更高。北方种子灌浆期的低温（与晚播或长生育期品种相关）限制了产量和油分积累；而南方早期高温通过缩短生育期（6月1日后晚播）显著制约产量。

讨论

本研究覆盖13个州235块农田的多样化环境场景，发现蛋白质浓度变异主要受种子灌浆期氮素供应（生物固氮与矿化作用）驱动，而油分积累更依赖光合产物分配。北方低温诱导的蛋白质补偿效应与南方高温胁迫下的品质波动，揭示了碳氮代谢（carbon-nitrogen coupling）的区域特异性平衡机制。

结论

基于235块农田的实证数据表明，环境因子对大豆产量和油分的预测稳定性优于蛋白质。南北区域呈现"高蛋白-低油分"与"低蛋白-高产"的权衡格局，为品质导向的品种布局和气候适应性栽培提供了新视角。