缓释肥与生物炭协同增效：减氮条件下提升作物产量及土壤碳氮动态的关键机制

针对干旱区农业减氮增效难题，中国研究团队通过小麦-玉米轮作试验，探究缓释肥(SRF)与生物炭/凹凸棒土联用对土壤碳氮库及产量的影响。结果表明，SRF+生物炭组合在减氮30%(NR30)系统中显著提升作物产量(19.5%)、土壤铵/硝态氮(60-85%)及微生物量碳氮(MBC/MBN)(18-44%)，通过缓解"氮抑制"效应和增强脲酶活性实现碳氮双增。该研究为旱区农业可持续发展提供了创新解决方案。

　　

在全球农业面临资源约束与环境压力的双重挑战下，如何减少化肥使用同时保障粮食安全成为关键科学问题。传统粗放的农田管理导致我国西北干旱区土壤退化严重，过量施氮不仅造成资源浪费，更引发土壤质量下降、微生物群落失衡等一系列生态问题。尽管已有研究表明绿肥套作能部分缓解氮肥依赖，但关于土壤碳氮储存的提升机制仍不明确。甘肃武威绿洲农业试验站的研究团队通过三年田间试验，首次揭示了缓释肥与生物炭协同调控旱作农田碳氮循环的"双通道"机制，相关成果发表在《Agriculture, Ecosystems 》期刊。

研究采用多技术联用策略：设置常规施氮(NNR)与减氮30%(NR30)两组对照，结合¹⁵N同位素示踪技术分析氮素去向；通过高通量测序解析微生物群落结构；采用微孔板法测定β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)等胞外酶活性；同步监测土壤基础理化性质与作物产量构成要素。

Grain yield of crops
数据显示，单方面减氮使玉米减产5.7%，但SRF与生物炭联用(N1SB处理)逆转了这一趋势，产量反超常规施肥8.7%。小麦季表现更为显著，NR30系统下生物炭处理使产量提升19.5%，远超NNR系统的17.0%。

Responses of grain yield, soil environmental factors
机理分析表明，生物炭通过其多孔结构提升土壤持水率12.3%，同时降低容重0.15 g/cm³。这种物理改良协同SRF的控释特性，使铵态氮和硝态氮在关键生育期维持稳定供应，NR30系统下两种形态氮素分别激增85%和60%。

Conclusion
研究突破性地发现"氮缓解-酶激活"双通道机制：减氮环境意外解除了绿肥的"氮抑制效应"，而生物炭使MBN变化对脲酶活性的响应灵敏度提升3.2倍。这种协同作用最终实现减氮30%条件下土壤有机碳增加7.9%、全氮储量提升56.6%的惊人效果。该成果为联合国可持续发展目标(SDGs)中的"零饥饿"和"陆地生物"双目标提供了关键技术路径，已被甘肃省政府纳入《旱作农业技术推广指南》。值得注意的是，凹凸棒土改良组虽能维持产量，但对碳汇功能提升有限，提示不同改良剂的生态服务功能存在显著分化。未来研究需进一步解析生物炭老化过程中的微生物演替规律，以优化长效调控策略。