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张力小教授、郝岩副教授团队在《Nature Food》发文:因地制宜的氮肥管理策略可将中国主要作物生产的化肥用量减半
发布时间:2024-09-30   浏览量:

927日,北京师范大学环境学院张力小教授、郝岩副教授团队在《Nature Food》发表了题为“Localized nitrogen management strategies can halve fertilizer use in Chinese staple crop production”的研究论文。

可持续氮素管理是实现粮食安全和环境可持续发展的关键。然而,对于以分散式种植为主资源禀赋、社会经济发展差异显著的中国农业,亟需农田高精度氮素流动空间评估,服务制定区域优化策略。本研究基于高空间分辨率的生产活动水平数据库,构建我国县级(1690)主粮作物的氮收支模型,结果表明,2015年中国主粮作物生产系统总氮投入量为22.2 Tg N,其中7.4 Tg N以籽粒氮的形式收获,4.0 Tg N以活性氮的形式损失。活性氮损失主要集中在华北平原的小麦生产,东北与华北平原的玉米生产,以及南方的水稻生产。

中国三大主粮作物生产的氮收支与活性氮损失分布

   本研究提出资源供给与技术支持,管理优化与政策制定,到精细化管理的逐步递进的氮肥优化管理方案。在中国七大区域内,根据各县的生产水平以及氮素利用效率(nitrogen use efficiency),划分为四个层级,同时筛选各区域内前10%氮素利用效率且产量超过区域平均水平的县为区域目标。结果表明,通过达到区域生产水平目标,可实现保障2050年粮食安全的同时,减少49%氮肥投入和52%活性氮氮损失,并增加22%净生态系统经济效益。总而言之,研究为全面精准量化农业生态系统氮素流动提供重要方法支撑,确保农业生产与环境保护齐头并进加速我国可持续氮素管理的落实制定切实可行的政策奠定了坚实基础

基于逐步阶梯法的氮肥优化管理方案

3 2050年实现区域目标的情景表现

北京师范大学环境学院为论文的第一单位,2022博士研究生刘译泽为论文的第一作者,中国农业大学庄明浩副教授为共同第一作者,墨尔本大学梁霞研究员北京师范大学张力小教授郝岩副教授为论文的共同通讯作者墨尔本大学陈德力教授悉尼大学Arunima Malik副教授Mengyu Li高级讲师Manfred Lenzen教授、北京师范大学博士生张立英等为论文的共同作者。该研究主要由国家自然科学基金 (5222590252170175)、国家重点研发计划 (2022YFD1900900)、国家自然科学基金 (42207554)等项目资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s43016-024-01057-z