Environ. Sci. Technol.丨中国农田氨排放随种植规模的增加而减少

论文内容

研究背景：

氨（NH3）在人类活动对全球氮循环的影响中起着重要作用。然而大量使用合成肥料导致NH3排放量大幅增加，对生态系统和人类健康产生了大量负面影响，导致了包括空气污染、土壤酸化、富营养化和生物多样性衰退在内的环境问题。氮肥的过度使用导致农田产生大量NH3排放，约占中国NH3排放总量的30−40%。随着人口增长、人民收入和生活水平的提高，预计农田氮肥的使用及其NH3排放量将继续增加，除非采取缓解措施。其中一项措施是优化氮肥的使用，这将有助于降低经济成本和农业NH3排放，同时保持作物生长所需的植物养分投入，从而实现维护粮食安全、经济效率和环境保护的三重效益。中国的农业以小农为主。有证据表明，小规模农业通常会导致大量过度使用化肥。随着农场规模的增加，每公顷化肥使用量预计会减少，这是由于更大规模的农业生产使农业生产方式发生了变化。然而，农场规模的潜在变化如何以及在多大程度上影响农田NH3排放的机制尚不清楚，因此有必要对此进行研究。

研究内容：

以中国2800多个县域为研究对象，研究了种植规模对农田NH3排放的影响。首先，在国家尺度上分析了种植规模与NH3排放的关系；其次，分析侧重于种植规模如何影响各种作物和田间管理实践中的NH3排放，并确定自然和社会经济因素对NH3排放的影响；第三，基于各县域氮肥使用量变化和氮肥单次使用NH3排放量的模型，在考虑大规模农业生产的基础上，预测了未来中国农田NH3排放量的变化。

Fig.1 2017年中国种植规模及NH3排放因子分析。

Fig.2 种植规模和不同作物的NH3排放量

Fig.3 当前与大规模农业情景下氮肥投入和NH3排放的变化

研究结论：

平均种植规模每增加1%，NH3排放量 (kg·ha−1)平均减少0.07%，这一变化主要是由于减少氮肥的使用和采用更有效的施肥措施。玉米的NH3排放量减少最多，水稻种植的变化不太明显，小麦生产则没有变化。NH3排放因子总体上在北方较低，尤其是在东北，而在南方则相反。在向有利于大规模农业生产方式转变的情况下，全国NH3总排放量可减少约一半 (1.5 Tg)。这一过程凸显了种植规模转变减少NH3排放的潜力，包括从社会经济角度和改善空气质量方面的益处。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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