Установлены закономерности потерь азота удобрений для разных культур и возможности для устойчивого смягчения последствий
Азотные удобрения играют важнейшую роль в обеспечении глобальной продовольственной безопасности. Однако внесенный азот удобрений, особенно превышающий потребности растений и ёмкость почвы, может попадать в окружающую среду, приводя к негативным экологическим последствиям.
Понимание закономерностей потерь азота удобрений для конкретных культур, движущих факторов и потенциала смягчения необходимо для разработки стратегий. Это исследование подчеркивает важность органического углерода почвы для минимизации потерь азота и оценивает, что 35%–60% этих потерь можно потенциально сократить за счет оптимизированного управления азотом и углеродом в почве.
Исследование было опубликовано в Soil Ecology Letters.
На потери азота удобрений влияют различные факторы: нормы внесения, природные условия и параметры почвы. Однако количественно определить эффект этих факторов и найти решения для смягчения общих потерь остаётся сложной задачей.
Значительная пространственная неоднородность природных факторов и практик управления в разных регионах затрудняет создание рекомендаций на региональном уровне. Кроме того, не хватает данных, учитывающих вариацию потерь азота удобрений на почвах под разными культурами, что мешает понять их специфические характеристики.
Исследование провело глобальный метаанализ (количественный синтез данных), чтобы проанализировать пространственные закономерности. Работа фокусировалась на публикациях с использованием изотопного мечения 15N, так как этот подход позволяет напрямую измерять общие потери азота удобрений.
На основе анализа 940 наблюдений из 79 опубликованных исследований было установлено, что Китай имеет самые высокие обычные нормы внесения и потерь азота удобрений, а также самое низкое содержание органического углерода в почве среди изученных стран/регионов. Следовательно, оптимизация норм внесения азотных удобрений критически важна для снижения потерь. Регрессионный анализ и модели случайного леса подтвердили ключевую роль органического углерода почвы в удержании азота.
Исследователи также провели сценарный анализ для оценки потенциала снижения потерь азота удобрений за счёт оптимизированного управления азотом и углеродом. Результаты показали, что с помощью оптимизированных практик можно сократить от 35% до 60% потерь азота удобрений без ущерба для урожайности. Кроме того, этот подход может нейтрализовать выбросы парниковых газов, эквивалентные 55.0–135 тоннам диоксида углерода на гектар.
Это исследование даёт всесторонний анализ факторов, способствующих потерям азота удобрений, и их потенциала смягчения на глобальном уровне. Результаты позволят более точно оценить экологические риски, связанные с азотными удобрениями, и помогут в разработке специфичных для культур стратегий управления углеродом и азотом.