【N管理】我国粮食可持续生产的区域氮素管理指标|研究

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为控制我国集约化作物生产系统中氮肥施用引起的环境问题，需要采取有效的政策措施。然而，简单地减少所有地区的氮肥用量可能不利于粮食安全。本文回顾了氮素管理政策和指标，特别是欧盟(EU)的氮素管理政策和指标，并设计了中国粮食作物氮素指标体系。

来源：养分资源管理与绿色发展公号（2020年7月19日），转载自农业科学与工程前沿公号

第一作者：李婷玉 博士
通讯作者：张福锁 院士期 刊：Environmental Research Communications通讯单位：中国农大资环学院/国家农业绿色发展研究院

为控制我国集约化作物生产系统中氮肥施用引起的环境问题，需要采取有效的政策措施。然而，简单地减少所有地区的氮肥用量可能不利于粮食安全。本文回顾了氮素管理政策和指标，特别是欧盟(EU)的氮素管理政策和指标，并设计了中国粮食作物氮素指标体系。建议以N盈余作为环境评价指标，以N投入为导向，应对粮食安全和环境可持续的双重挑战，并提出了作物和区域指标的具体标准。推算出玉米的平均临界氮盈余为75 kg N/ha，小麦为40 kg N/ha，水稻为70 kg N/ha。

基于此临界氮盈余，为有效指导耕作实践，提出了氮肥投入的上限和下限。在不同的区域，上限是根据作物实现产量潜力的N需求，下限是基于作物在目标产量下的N需求，而相关的N盈余不超过设定的临界值。为应对粮食安全和环境可持续发展的双重挑战，中国需要将玉米和小麦产量提高20%-40%(水稻已实现目标产量)，同时减少氮投入10%-20%。这就要求大幅度提高氮肥的利用效率。这里提出的N管理指标可以作为监测区域一级进展情况的基准。当产量潜力和目标产量发生变化，从而作物对氮素的需求发生变化时，氮肥投入上限和下限可能必须定期更新。此外，当对N盈余的影响的认识发生变化时，临界N盈余可能不得不改变。

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▲一些欧盟国家用于执行硝酸盐指令的粪肥和化肥施用监管指标

▲农田常用氮素管理指标及其应用范围及可能的效益和局限性

▲本文提出的我国农田氮素管理指标体系建议

▲主要粮食作物系统临界氮盈余下的活性氮排放

▲  玉米 主产区及亚区氮投入指标及相应的产量水平

▲  小麦 主产区及亚区氮投入指标及相应的产量水平

▲  水稻 主产区及亚区氮投入指标及相应的产量水平

▲农户平均氮盈余和三种粮食作物的优化目标 (条形表示当前三种作物的氮素盈余，虚线表示氮素盈余的临界水平，红点表示作物产量和农户施氮量，绿点表示目标产量和氮肥用量)。

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