在条带耕作模式下施用的硝化抑制剂能够有效提高玉米产量，并将氮足迹减少2100%

《Field Crops Research》：Nitrification inhibitors applied in strip-tillage patterns are effective in increasing corn yield and reducing nitrogen footprint by 2100

可持续农业背景下，东北黑土区玉米种植采用 strip tillage（ strips tilling）联合氮肥抑制剂（urea with nitrification inhibitor）可显著提升产量（分别增37.8%和41.9%），降低N2O排放（降9.1%和22.6%）及氮足迹（降19.5%和12.5%）。DNDC模型模拟显示，在SSP126/SSP245气候情景下产量持续增长，而SSP585情景下产量下降且氮流失增加。熵权法综合评价表明， strip tillage 和 nitrification inhibitor 的协同效应最佳，为黑土区玉米生产提供环境友好型管理方案。

　　在当今全球农业发展的背景下，化肥的使用已经成为农业氮排放的主要来源之一，特别是在玉米种植过程中，氮肥的大量施用导致了严重的环境问题。这些环境问题包括土壤退化、水体富营养化以及温室气体排放的增加。随着气候变化的加剧，如何在保证作物产量的同时，减少氮肥的环境足迹，成为农业可持续发展的关键课题。为此，研究者们正在探索多种农业管理策略，包括耕作方式的优化和氮肥抑制剂的应用，以期实现更高效的氮利用和更环保的农业生产模式。

在这一研究背景下，中国东北地区的玉米种植面积较大，土壤类型以黏土为主，这使得土壤的持水能力和氮素转化过程具有一定的特殊性。黏土土壤通常具有较高的有机质含量和较低的渗透性，因此容易导致氮素的滞留和流失。针对这一特点，研究团队提出了一种结合条耕法（Strip Tillage, ST）与氮肥抑制剂的农业管理方案，以期在提高玉米产量的同时，降低氮排放和氮足迹。此外，研究还考虑了未来气候变化情景下的长期影响，通过模型模拟和综合评估，探索最优的氮肥管理策略。

条耕法作为一种保护性耕作方式，相较于传统耕作（Conventional Tillage, CT），具有减少土壤扰动、保持土壤结构稳定、提高水分保持能力等优势。然而，条耕法在实际应用中也存在一定的局限性，特别是在氮肥的利用效率方面。研究表明，条耕法在某些情况下可能导致氮素的过度释放，尤其是在高温和高降水条件下，容易增加氮氧化物（N?O）的排放。因此，如何在条耕法的基础上，结合氮肥抑制剂的应用，成为研究的重点。

氮肥抑制剂主要包括脲酶抑制剂（Urease Inhibitor, UI）和硝化抑制剂（Nitrification Inhibitor, NI）。脲酶抑制剂主要通过抑制脲酶的活性，减少尿素在土壤中的快速转化，从而降低氨气（NH?）的挥发和氮素的损失。而硝化抑制剂则通过延缓硝化细菌的活动，减少硝态氮（NO??）的形成，从而降低氮氧化物的排放。这两种抑制剂在提高氮肥利用效率方面各具优势，但在实际应用中也存在一定的差异。例如，脲酶抑制剂在提高作物产量方面效果更为显著，但其氮肥利用率可能低于硝化抑制剂。因此，如何根据不同的土壤条件和气候情景，选择合适的抑制剂组合，成为研究的重要方向。

在本研究中，团队通过两年的田间试验，对条耕法和传统耕作在不同氮肥处理下的效果进行了系统评估。试验中，研究人员采用了三种氮肥处理方式：不施氮（N?）、尿素（U）、以及尿素与脲酶抑制剂（UI）或硝化抑制剂（NI）的组合。试验结果显示，条耕法结合脲酶抑制剂（ST-UI）和硝化抑制剂（ST-NI）在提高玉米产量方面效果显著，分别比对照组提高了37.8%和41.9%。同时，这两种处理方式在降低氮氧化物排放和氮足迹方面也表现出明显优势，分别减少了9.1%和22.6%的N?O排放，以及19.5%和12.5%的氮足迹。这表明，条耕法与氮肥抑制剂的结合不仅能够提升作物产量，还能有效减少农业对环境的负面影响。

为了进一步验证这些结果，研究团队还采用了DNDC模型（Denitrification-Decomposition Model）进行长期预测。DNDC模型是一种用于模拟农田氮循环过程的工具，能够综合考虑土壤碳氮动态、气候条件、耕作方式和氮肥管理等因素。研究中，团队结合了三种共享社会经济路径（Shared Socioeconomic Pathways, SSP）情景：SSP126（低排放情景）、SSP245（中等排放情景）和SSP585（高排放情景），模拟了未来80年内的农业氮足迹变化趋势。结果显示，在SSP126和SSP245情景下，玉米产量预计会增加，同时氮损失和氮足迹都会减少。而在SSP585情景下，玉米产量可能下降，氮损失和氮足迹则会增加。这表明，未来的气候和环境条件对农业管理策略的选择具有重要影响，特别是在应对气候变化的挑战时，需要更加注重氮肥的合理利用和管理。

此外，研究团队还采用熵权法（Entropy Weight Method）对各种预测指标进行了权重分配，从而实现了对农业管理策略的综合评估。熵权法是一种基于信息熵理论的多指标综合评价方法，能够客观地反映各指标在整体评估中的重要性。通过这种方法，研究人员对条耕法（ST）和传统耕作（CT）在不同氮肥处理下的综合评估得分进行了比较。结果显示，条耕法（ST）在提高产量和减少氮排放方面具有更高的潜力，其综合评估得分为0.13，而传统耕作（CT）得分为0.09。同时，硝化抑制剂（NI）在综合评估中的得分（0.15）高于脲酶抑制剂（UI）（0.14），并且远高于尿素（U）（0.05）。这表明，硝化抑制剂在综合性能方面优于脲酶抑制剂，同时其氮肥利用率也更高。

综上所述，本研究通过田间试验和模型模拟，系统评估了条耕法与氮肥抑制剂的组合对玉米产量、氮损失和氮足迹的影响。研究结果表明，条耕法结合脲酶抑制剂和硝化抑制剂能够显著提高玉米产量，同时有效降低氮氧化物排放和氮足迹。此外，未来气候变化情景下的长期预测也显示，条耕法在应对气候变化的挑战时具有更大的潜力。因此，条耕法与氮肥抑制剂的结合被认为是当前和未来条件下最理想的农业管理策略，为实现玉米生产的绿色和可持续发展提供了重要的理论依据和实践指导。