维生素C工业发酵副产物与二氰二胺（DCD）的联合应用可改善酸性土壤中氮肥的利用效率及一氧化二氮（N?O）的排放情况

《Industrial Crops and Products》：Combined application of vitamin C industrial fermentation by-product and dicyandiamide (DCD) modifies nitrogen fertilizer utilization and nitrous oxide (N 2O) emission in acid soil

发酵液蒸发残渣（RAE）与硝化抑制剂（DCD）协同应用可显著提高玉米产量（14.67%）和氮肥利用效率（NAE 36.70%，PFP? 14.11%），同时有效降低氮氧化物（N?O）排放。RAE通过促进土壤微生物活性及有机碳积累增强氮吸收，而DCD抑制硝化过程减少N?O生成。基因分析显示RAE上调氨氧化（AOB-amoA）、硝酸盐还原（narG）及固氮（nifH）相关基因表达，与土壤总氮（TN）和有机碳（TOC）含量正相关。经济评估表明联合施用RAE和DCD每公顷可增效547.2美元，具备农业推广潜力。

　　本研究探讨了维生素C工业发酵残液（RAE）在提升作物产量和氮肥利用效率方面的潜力，同时评估了硝化抑制剂二氰二胺（DCD）的协同作用。RAE主要由低分子量有机酸组成，其应用不仅改善了土壤的微生物群落结构和肥力，还对氮的循环过程产生了深远影响。然而，关于RAE对氮肥使用和氧化亚氮（N?O）排放的具体影响，目前的研究仍较为有限。通过结合RAE和DCD的应用，研究发现作物产量和氮肥利用效率得到了显著提升，同时N?O的排放量有所降低。这一发现为优化农业管理提供了新的思路，特别是在如何利用水溶性有机碳（WSOC）提升农业生产力方面。

研究团队选择了玉米作为实验作物，因其在全球范围内广泛种植，并且是中国重要的工业原料之一，占全球玉米产量的23.3%。实验设置在沈阳的国家农业生态系统科学观测研究站，共分为五个不同的处理组，包括无氮肥对照组、常规氮肥组（SU）、RAE与常规氮肥组合组、DCD与常规氮肥组合组，以及RAE与DCD共同应用的处理组。实验过程中，对土壤、植物和气体样本进行了系统采集，以监测RAE和DCD对玉米生长和氮循环的影响。结果显示，RAE的单独应用能够提高玉米的穗和籽粒产量，而与DCD共同应用则进一步提升了产量，并有效减少了N?O的排放。

在氮肥利用效率方面，RAE的单独应用提高了氮农学效率（NAE）和部分因子氮生产力（PFP?）约15.45–20.63%和5.63–7.53%，而与DCD共同应用则分别提高了36.70–37.93%和13.77–14.11%。这表明RAE和DCD的协同作用能够显著增强氮肥的利用效率。此外，研究还发现RAE和DCD的结合应用不仅促进了玉米的生长，还优化了氮肥的利用，同时减少了土壤氮的损失，对环境具有积极意义。

土壤中WSOC的增加显著提升了土壤微生物的活性，并促进了氮循环相关功能基因（如AOB-amoA、narG、nirS和nifH）的复制。这些基因的增加暂时导致了N?O的释放量上升，但同时也提高了土壤中的总氮含量和总有机碳水平。这种增强的基因容量和微生物活动可能是RAE调节土壤氮循环的重要机制。此外，研究还发现，RAE能够促进玉米叶片中抗坏血酸（ASA）的积累，而ASA在植物生长和根系发育中发挥重要作用，从而间接提升了作物产量。

研究进一步探讨了RAE和DCD在农业系统中的经济和环境效益。由于RAE是维生素C工业的副产品，其处理成本较高，而将其作为WSOC资源进行再利用可以显著降低处理成本，同时为农业提供额外的有机碳来源。DCD的使用虽然在短期内有助于减少N?O的排放，但其效果可能受到土壤性质和环境温度等因素的影响。然而，当RAE与DCD结合应用时，能够实现双重效益：一方面提升作物产量，另一方面优化氮肥利用效率，减少氮的损失和环境负担。

此外，研究还关注了RAE对土壤氮循环功能基因的影响。实验结果显示，RAE的单独应用和与DCD的组合应用显著提高了AOB-amoA和narG等基因的复制量，而DCD的加入则降低了这些基因的复制水平，特别是在促进氮氧化的过程中。这表明，RAE的使用可能通过促进氮的固氮过程，提高土壤中的总氮含量，从而间接改善氮的利用效率。同时，RAE的加入对土壤中氮循环相关基因的影响，可能与土壤中WSOC的增加有关，而这些WSOC的增加又可能影响微生物的活动和代谢过程。

在环境影响方面，研究发现RAE的单独应用虽然在短期内导致了N?O的释放增加，但与DCD的结合应用能够有效缓解这一现象，使N?O的排放量保持在较低水平。此外，RAE的使用还对土壤中的总有机碳和总氮含量产生了积极影响，这表明RAE能够作为有效的有机碳来源，改善土壤的肥力和结构。同时，研究还发现RAE对玉米叶片中的ASA含量有显著影响，这可能与RAE促进植物的生长和氮的吸收有关。

总体来看，RAE的使用不仅能够提高作物产量和氮肥利用效率，还能够改善土壤的氮循环过程，促进微生物的活性和功能基因的复制。然而，RAE对N?O排放的影响具有一定的暂时性，这可能与WSOC的快速降解有关。因此，结合DCD的应用能够有效减少N?O的排放，同时优化氮肥的利用，提升农业的经济和环境效益。研究还强调了对RAE和DCD的长期监测和综合应用的必要性，以进一步明确其对土壤氮循环和作物产量的影响机制，为农业可持续发展提供科学依据。