协同抑硝药与最佳管理实践可在半干旱盐碱土中实现更高产量和更高氮利用效率

在恶劣土地上养活作物

在世界许多干旱地区，农民在咸涩、受风蚀的土壤上努力生产足够的粮食，同时还要防止化肥污染水体和空气。这项来自中国内蒙古的研究表明，通过更聪明地使用含氮肥料——借助一种称为抑硝剂的特殊添加剂——即便在降雨稀少的情况下，也能使玉米产量接近潜力水平，减少化肥浪费并降低环境损害。

干旱、咸碱农田的挑战

干旱和半干旱地区覆盖了全球超过40%的耕地并产出大量粮食，但面临严重问题：降雨少、土壤含盐高并高度依赖灌溉。在内蒙古西部的河套灌区，农民传统上向玉米施用非常大量的氮肥——每公顷300到450公斤——希望获得高产。结果产量却停滞在大约潜在产量的40%左右。大量氮素以气体形式逸散或被冲入渠道和湖泊，既浪费金钱又污染水体。研究者关注的关键问题是如何在使用更少氮肥且减少损失的情况下，更接近该地区的可达到产量。

设计更聪明的施肥体系

研究团队在一种典型的盐碱土上开展了为期三年的田间试验，该地区降雨很少，依赖黄河的淹灌。他们比较了四种玉米管理体系：不施氮；常见的高投入农户做法；一种“高产高效”体系，将氮用量减少约三分之一并简化施肥；以及一种“高产耐逆”体系，在相同的减量氮剂量基础上加入一种名为DMPP的抑硝剂，将其与肥料混合在播种时一次施用。所有地块都使用相同的玉米品种及相似的磷、钾施用，因此差异主要可归因于氮素策略。

更少氮肥获得更多粮食

在2020–2022年间，无施肥地块的产量持续下降，证明仅靠土壤无法维持高产玉米。相比之下，两种减氮的改良体系都达到了每公顷15–18吨的粒产——约为当地产量潜力的80%——在正常年份与高投入农户做法相当或接近。关键在于，优化后的体系仅用250公斤氮/公顷且仅一次施肥，而传统体系则为380公斤并分三次施用。这使得氮利用效率——作物实际吸收的施用氮比例——在好年从低于50%提高到约60%或更高，达到了国际“绿色发展”目标。

内置的抗旱保险

最严峻的考验出现在2022年，当年降雨骤减，玉米在关键生育期遭遇严重干旱。在这种恶劣条件下，不含抑硝剂的减氮体系相比高投入体系出现了显著的减产。相反，含抑硝剂的体系保持了产量，主要通过维持更高的千粒重实现。测量结果显示，该处理保持了地上部的氮吸收，增强了磷的吸收，并在干旱年维持了植株总生物量。抑硝剂通过减缓高pH值盐碱土中铵态向硝态的转化，使更多可利用的氮在根系附近随时间保存，有助于植物更好地应对水分胁迫。

更清洁的田地与水体

由于作物吸收了更多所施氮素，改良体系在地块中留下的氮剩余明显减少。高投入农户做法每年每公顷积累超过160–200公斤的多余氮——这些氮很可能以气体形式逸散或随排水渗出。优化体系大致将这一剩余减半，且在某些年份抑硝剂处理几乎达到了投入与产出的平衡。这意味着温室气体排放风险降低、本地水体流入的氮也减少，而这些水体已被确认为主要污染源之一。

对农民和环境的意义

对于在干旱、盐碱地区耕作的农民，这项研究传达了一个明确的信息：单纯增加氮肥并不能保证更多粮食，但更合理的施用时机与配方可以。一次性减量施用氮肥并配合抑硝剂，能够实现高产玉米、提高作物实际利用的化肥比例并减少污染。也许更重要的是，这种方法在干旱年份发挥类似保险的作用，帮助作物在缺水时保住产量。如果在类似地区广泛推广，这些做法可以在提高粮食产量的同时，减轻对脆弱土壤和水资源的压力。

引用: Zeng, Z., Wu, L., Liu, J. et al. Synergistic nitrification inhibitors with best management practices can achieve higher yield and nitrogen use efficiency in semi-arid saline-alkali soils. Sci Rep 16, 5287 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36007-1

关键词: 氮利用效率, 抑硝剂, 玉米产量, 半干旱农业, 盐碱土