氮肥合理施用 |Journal of Cleaner Production：中国粮食生产系统中氮肥施... / 开普饭

编译：罗博伦

文章信息

原名：Evaluating the potential health and economiceffects of nitrogen fertilizer application in grain production systems of China

译名：中国粮食生产系统中氮肥施用的潜在健康和经济效应评价

期刊：Journal of CleanerProduction

2019年影响因子：7.246

5年影响因子：7.491

在线发表时间：2020年4月17日

第一作者：王一超

通讯作者：吕永龙研究员 yllu@rcees.ac.cn

第一单位：中国科学院生态环境研究中心

文章亮点

应用基于LCA的方法对粮食生产过程的潜在健康和经济影响进行了评价；

水稻生产系统造成的健康风险最高，小麦生产系统造成的健康风险最低；

人力资本损失总额约占2017年中国粮食产量的5.9%；

为评估减少人类健康风险的潜力，构建了三种方案。

文章正文

【研究背景】

2015年，联合国《2030年可持续发展议程》提出了17个可持续发展目标。可持续发展目标旨在结束饥饿，实现粮食安全和改善营养，并促进可持续农业。粮食安全一直是中国面临的重大挑战。中国平均施氮量为305kg / hm²，而世界范围为74kg / hm²;氮肥利用效率(作为产品收获的氮肥投入比例)仅为0.25，而世界范围为0.42。大量使用化肥造成了许多不利的环境和健康影响，并影响了图2所示的一些可持续发展目标的实现。

【研究方案】

本文选择了水稻、小麦和玉米三种粮食生产体系进行研究。这些作物是我国的主要粮食作物，占我国粮食播种面积的80%(图4)。为了评估氮肥对人体健康的潜在危害，本研究通过对氮肥从工业生产到田间应用的生命周期分析，定量评价了3种终点指标，包括人体毒性、细颗粒物形成和全球变暖。生命周期影响评价是一个快速发展的研究领域。ReCiPe2016提供了一种最先进的方法，将生命周期清单转换为中点和端点水平上有限数量的生命周期影响分数.DALYs(伤残调整的生命年)与人类健康有关，指因疾病或事故而丧失或致残的年数。本研究使用ReCiPe2016方法来计算粮食生产体系对人类健康的潜在损害(PDTHH, ReCiPe2016的一个端点影响指数).然后，本研究使用剂量反应模型来评估PDTHH方面的潜在人类健康风险。

【研究结果】

本研究使用生命周期评估(LCA)方法来评估氮肥对水稻、小麦和玉米生产系统造成的潜在人类健康风险(HHR)和人力资本损失(HCL)。本研究发现水稻、小麦和玉米的HHR分别为633004、264105和418644DALY/yr。水稻生产系统的潜在风险最高，小麦生产系统的潜在风险最低。细颗粒物形成(FPMF)是最严重的健康风险指标，占HHR的87%。播种面积和作物类型都是影响HHR的重要因素。水稻、小麦和玉米生产造成的潜在人力资本损失分别为37.5亿元/年、156亿元/年和248亿元/年。2017年我国粮食产量中HCL总量约占5.9%。本研究构建了3种方案来评估降低人类健康风险的潜力。在情景A中，适当降低施氮量可降低HHR约23%，而在情景B中，提高氮肥利用率和生产技术可降低HHR约22%。此外，当本研究结合情景A和情景B时，HHR降低了多达37%。

【结论展望】

改善我国粮食生产中的肥料管理，在减少对人类健康的不良影响方面具有巨大潜力，同时应重视农业生产中大气污染物排放对人类健康的影响。