Increasing extreme climate conditions present significant threats to crop nitrogen (N) management and environmental conservation in the United States. Previous studies have examined the impacts of extreme climate on crop production but often overlooked its impacts on N loss from agricultural areas to the environment. Here we examined the relationship between county-level N surplus (the part of N that is not recovered by crops) and extreme climate conditions for corn in the U.S. during 1981–2016. We adopted multi-source long-term datasets of corn N budget and growing season (defined from May to August) maximum temperature and precipitation for each corn-planting county. Compared with the long-term N surplus trend, we found an increase of 51% and 47% in corn N surplus associated with extremely high temperature and extremely low precipitations, respectively. A moderate N surplus increase (20%) was associated with extremely high precipitations, while an N surplus decrease of 14% was shown to be related to extremely low temperatures. Across the U.S., the Midwest and the Northern Great Plains were identified as N surplus hotspots when extreme climate conditions occur. As the major corn-planting region, the Midwest accounted for 35% of the national extreme county-year samples but yielded 68% of the national total N surplus associated with extreme climate conditions. Our results highlighted the urgency of understanding the impacts of extreme climate conditions on crop nutrient losses and identifying the effective intervention practices to adapt to more frequent climate extremes in the future.

日益增加的极端气候条件对美国的作物氮 (N) 管理和环境保护构成了重大威胁。先前的研究已经研究了极端气候对作物生产的影响，但往往忽略了其对农业区氮流失到环境中的影响。在这里，我们研究了 1981 年至 2016 年美国县级氮盈余（作物未回收的部分氮）与极端气候条件之间的关系。我们采用了每个玉米种植县的玉米氮收支和生长季节（定义为 5 月至 8 月）最高温度和降水的多源长期数据集。与长期的氮过剩趋势相比，我们发现与极端高温和极低降水相关的玉米氮过剩分别增加了51%和47%，分别。适度的氮过剩增加 (20%) 与极高的降水有关，而 14% 的氮过剩减少与极低的温度有关。在美国，当极端气候条件发生时，中西部和大平原北部被确定为 N 过剩热点。作为主要的玉米种植区，中西部占全国极端县年样本的 35%，但产生了与极端气候条件相关的全国总氮盈余的 68%。我们的研究结果强调了了解极端气候条件对作物养分损失的影响以及确定有效的干预措施以适应未来更频繁的极端气候事件的紧迫性。而 14% 的氮过剩减少被证明与极低的温度有关。当极端气候条件发生时，美国中西部和大平原北部被确定为 N 过剩热点。作为主要的玉米种植区，中西部占全国极端县年样本的 35%，但产生了与极端气候条件相关的全国总氮盈余的 68%。我们的研究结果强调了了解极端气候条件对作物养分损失的影响以及确定有效的干预措施以适应未来更频繁的极端气候事件的紧迫性。而 14% 的氮过剩减少被证明与极低的温度有关。在美国，当极端气候条件发生时，中西部和大平原北部被确定为 N 过剩热点。作为主要的玉米种植区，中西部占全国极端县年样本的 35%，但产生了与极端气候条件相关的全国总氮盈余的 68%。我们的研究结果强调了了解极端气候条件对作物养分损失的影响以及确定有效的干预措施以适应未来更频繁的极端气候事件的紧迫性。当极端气候条件发生时，中西部和大平原北部被确定为 N 过剩热点。作为主要的玉米种植区，中西部占全国极端县年样本的 35%，但产生了与极端气候条件相关的全国总氮盈余的 68%。我们的研究结果强调了了解极端气候条件对作物养分损失的影响以及确定有效的干预措施以适应未来更频繁的极端气候事件的紧迫性。当极端气候条件发生时，中西部和大平原北部被确定为 N 过剩热点。作为主要的玉米种植区，中西部占全国极端县年样本的 35%，但产生了与极端气候条件相关的全国总氮盈余的 68%。我们的研究结果强调了了解极端气候条件对作物养分损失的影响以及确定有效的干预措施以适应未来更频繁的极端气候事件的紧迫性。