内布拉斯加大学林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)和阿根廷研究人员的一项新研究表明，高产农田中的大豆作物对氮的需求超过了自然资源本身所能提供的。

由于大豆地里很少施用氮肥，作物完全依赖两种自然过程来提供氮肥。生活在大豆根部的微生物将氮转化为一种生物有用的形式，然后将其与大豆交换碳——这个过程被称为氮固定。同样地，土壤中有机物的矿化释放出植物根系容易吸收的氮。

但研究报告称，每英亩产量超过50蒲式耳的大豆田(美国大豆的平均产量)的产量受到来自这些天然来源的氮量的限制。

农学和园艺学助理教授帕特里西奥·格拉西尼(patricia Grassini)说:“来自固氮和矿化的氮供应是否足以维持大豆的高产量，这是一个长期存在的问题。”

大量的肥料并没有使大豆产量低于这一临界值，这表明自然资源在这些农田中提供了足够的氮。然而，研究人员发现氮肥能持续提高产量，使其超过50蒲式耳的临界值。当应用于研究中产量最高的大豆田，即那些每英亩有可能生产80或90蒲式耳的大豆田时，化肥的产量最高可提高到每英亩10蒲式耳。

格拉西尼和博士生Nicolás Cafaro La Menza将这项研究描述为更好地理解在什么条件下需要施用氮肥的“第一步”，氮肥是植物生长的关键元素。

“它让我们理解了两个非常重要的信息，”农学和园艺学助理教授格拉西尼说。“我们知道，即使你施用大量氮，你也会得到最大反应。这将有助于将对收益率反应的预期保持在合理水平。我们现在知道这种反应可能发生在什么水平。换句话说，我们开始了解‘在哪里’和‘多少’。”

屈服的迹象

大豆需要大量的氮——大约是玉米的四倍。一块土地的潜在产量越大，仅靠土壤就越不可能提供这些作物所需的所有氮，Cafaro La Menza说。

“随着大豆产量的增加，他们将需要更多的氮，”Cafaro La Menza说。“但我们真的不知道来自土壤和固定物的氮是否足够。所以我们的想法是量化氮是否存在限制。”

为了分离氮对大豆产量的影响，研究小组需要确保大豆在整个生长周期中获得足够的氮。研究小组首先估算内布拉斯加州和阿根廷的大豆地块的最大潜在产量和相关的氮需求。利用这些信息，研究人员随后在整个生长季节的关键时刻精确施肥量。

格拉西尼说:“这就像在作物需要的时候注入一勺氮。”

通过比较施氮地块和未施氮地块的产量，研究人员可以建立产量阈值，并在广泛的环境中测量氮的限制程度。

下一代氮

格拉西尼说，尽管该小组的研究有助于澄清大豆对氮的需求问题，但它是通过施用大量的氮来做到这一点的，大量施用氮不会带来利润，也不会对环境负责。他说，要解决这一挑战，要么在关键阶段施用少量氮，要么找到改善共生微生物供氮性能的方法。

格拉西尼说:“非常重要的是要有战略眼光，要开始关注10年或20年后可能出现的产量。”“到那时，内布拉斯加州的大多数生产者的产量将比现在高得多。问题是:我们怎样才能为这些作物提供足够的氮，使它们能够发挥自己的潜力?

“我们正在考虑未来的种植系统。这就是为什么它如此令人兴奋。”

研究人员在杂志上详细介绍了他们的发现作物研究领域．格拉西尼和卡法罗·拉门扎与阿根廷国家科学技术研究委员会的胡安·巴勃罗·蒙松，以及内布拉斯加州农学和园艺学名誉教授詹姆斯·斯佩克特共同撰写了这项研究。内布拉斯加州推广教育工作者詹妮弗·里斯(Jennifer Rees)、基斯·格莱文(Keith Glewen)、托德·惠特尼(Todd Whitney)和艾米·蒂默曼(Amy Timmerman)帮助内布拉斯加州进行了农场实验。

该团队得到了内布拉斯加州大豆局和阿根廷科技部的支持。

转载自内布拉斯加州的今天内布拉斯加大学林肯分校的官方新闻来源。