基于总量控制的中国农业氮肥需求及温室气体减排潜力研究

氮肥应用解决了我国人口吃饭问题,但过量施氮带来了诸多环境问题,因此调控氮肥用量是实现农业、资源和环境可持续发展的重要研究议题。本研究利用农户调查数据和国家统计数据,综合分析了中国农业氮肥的应用现状；通过氮肥肥效反应试验,应用区域氮肥总量控制方法,确定了小麦、玉米、水稻各区域的氮肥总量控制量,并分析其节氮、增产、温室气体减排潜力；通过文献调研方法分析了我国经济作物氮肥总量控制量。在以上研究的基础上,结合氮肥总量控制量和作物种植面积,确定了我国农作物氮肥需求量。主要研究结果如下： 1.通过对2007-2009年32219个农户调研数据整理分析,结果表明我国小麦、水稻、玉米氮肥用量分别为210kg hm-2、210kg hm-2、220kg hm-2;蔬菜和果树氮肥用量分别为388kg hm-2和555kg hm-2。2007-2009年我国氮肥消费量在各作物间分配比例为：小麦(14%)、水稻(16%)、玉米(19%)、蔬菜(20%)、果树(15%)、油料(5%)、薯类(4%)、茶园(2%)、豆类(1%)、其他作物(4%)。 2.应用区域氮肥总量控制方法,对全国7个小麦生态亚区的1165个小麦氮肥肥效反应试验数据进行分析研究,结果表明我国小麦氮肥总量控制量为174kg hm-2,对应的小麦产量为6.24Mg hm-2,温室气体排放强度为495kg CO2eq Mg-1grain.7个农业生态亚区的氮肥总量控制量不同,东北春麦区最低,为99kg hm-2,华北雨养冬麦区最高,为193kg hm-2。如果氮肥总量控制量能被农民采用,我国小麦生产可以节约氮肥85万吨,增加小麦产量1160万吨,降低温室气体排放量(CO2eq)1040万吨。 3.应用区域氮肥总量控制方法,对全国12个玉米生态亚区的1726个玉米氮肥肥效反应试验数据进行分析研究,结果表明我国玉米氮肥总量控制量为174kg hm-2,对应的玉米产量为8.56Mg hm-2,温室气体排放强度为334kg CO2eq Mg-1grain。12个农业生态亚区的氮肥总量控制量不同,东北冷凉春玉米区和东北半湿润春玉米区最低,为150kg hm-2,西北绿洲灌溉春玉米区最高,为219kg hm-2。如果氮肥总量控制量能被农民采用,我国玉米生产可以节约氮肥143万吨,增加玉米产量3190万吨,降低温室气体排放量(CO2eq)1860万吨。 4.应用区域氮肥总量控制方法,对全国8个水稻生态亚区的1177个水稻氮肥肥效反应试验数据进行分析研究,结果表明我国水稻氮肥总量控制量为167kg hm-2,对应的水稻产量为7.67Mg hm-2,温室气体排放强度为1236kg CO2eq Mg-1grain。8个农业生态亚区的氮肥总量控制量不同,黑龙江寒地单季稻区最低,为114kg hm-2,长江下游单季稻区最高,为224kg hm-2。如果氮肥总量控制量能被农民采用,我国水稻生产可以节约氮肥125万吨,增加水稻产量1536万吨,降低温室气体排放量(CO2eq)1572万吨。 5.基于我国作物生产情况,应用氮肥总量控制的方法,预测了我国农作物氮肥需求。在保证我国小麦、玉米、水稻分别增产8.5%、13.2%、7.4%的基础上,我国农业氮肥需求量为3133万吨。