文章信息
Information
文章标题：Optimizing nitrogen fertilizer application in Chinese rice production under current and warming climatic scenarios
标题译文：当前及升温气候情景下中国水稻生产中的氮肥优化施用
发表期刊：Agricultural and Forest Meteorology
在线时间：2024.10.15
通讯作者：曹卫星教授、刘小军教授
作者单位：南京农业大学农学院
研究背景
Background
全球人口增长和耕地有限，对全球农业系统生产力的压力增大，优化氮肥使用对确保产量和减少环境污染至关重要。传统的确定最佳氮肥施用量的方法通常考虑土壤氮供应、作物产量水平和氮需求之间的相互作用，但很少考虑氮肥施用带来的环境风险。文章使用DNDC模型来优化中国小麦、水稻和玉米的区域氮肥管理，并被认为是寻找农业生产和环境之间平衡的有希望的工具。目的是分析中国水稻生产的推荐氮施用量的空间格局，考虑经济和环境因素之间的权衡，分析影响中国各水稻种植区推荐施氮量的关键因素，并开发使用多元回归算法快速推荐水稻施氮量的简化方法。
主要结果
Results
在当前气候情景下，经济最优氮施用量（EONR）和环境最优氮施用量（CONR）的高值主要集中于中国中部和南部，如云南-贵州高原、广西和广东省，这些地区的水稻产量潜力高。在考虑1.5°C变暖情景和CO2浓度上升到423ppm的情况下，大多数水稻种植区的CONR增加。
广义可加模型（GAM）能够很好地预测中国单季水稻生产县的CONR，无论是在当前气候情景下（R2=0.58，RRMSE=18.3%）还是在变暖气候情景下（R2=0.61，RRMSE=18.3%）。在不同水稻种植区，影响CONR的最重要因素包括水稻产量潜力、土壤粘粒含量和土壤有机碳。
成本效益分析显示，与传统的经济最优氮肥量相比，CONR可以节省9.7%-9.8%的氮肥使用量，并在当前和变暖气候情景下减少13%-14.5%的氮污染物排放量，而净利润仅减少1.1%-1.3%。
文章图表
Figures & tables
图2：基于DNDC模型确定和评估综合最优氮肥率（CONR）的技术流程。
图5：使用产量、净利润、NH3挥发和N淋溶及径流的模拟响应曲线示例来确定AONR（a）、EONR（b）、MONR（c）和WONR（d）。
图6：在当前气候情景下，中国水稻生产确定的县级AONR、EONR、MONR和WONR的分布。
图7：在当前（a，b）和变暖（c，d）气候情景下，不同县和水稻种植区确定的CONR的分布。
图8：在当前（a，b）和变暖气候情景（c，d）下，预测的县级CONR分布图及其与DNDC模型的CONR值的比较。
图10：在不同的氮管理策略和气候情景下，比较中国单季水稻生产的加权平均产量（a）、净利润（b）、氮投入（c）和氮污染物排放量（d）。
作物生理生态
文献阅读|分享
邮箱：maize2020@126.com
