9月27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个)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。

图1 中国三大主粮作物生产的氮收支与活性氮损失分布

   本研究提出从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，为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。

图2 基于逐步阶梯法的氮肥优化管理方案

图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级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 (52225902和52170175)、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