Nature子刊 | 全球和国家尺度上作物生产的氮素预算

文章信息

标题：Quantification of global and national budgets for crop production

期刊：《Nature food》

单位：马里兰大学 Zhang Xin

日期：2021-07-15

农田氮素投入-产出估算对于改善氮素管理和更好地理解全球氮素循环至关重要。在该研究中，我们比较了覆盖115个国家和地区的1961-2015年间的13个氮预算数据集。虽然大多数数据集显示出相似的时空模式，但一些数据集中年度估计值差别很大，导致了很大的变异范围和不确定性。2010年，全球收获作物氮素的全球中位数为73 Tg N yr−1,最小-最大值域为64-84 Tg N yr−1；总氮投入为161 (139-192) Tg N yr−1；氮素盈余为86 (68-97) Tg N yr−1；氮肥利用效率为46% (40-53%)。按国家划分的一些最不确定的氮预算条款显示的幅度与其中位数一样大，揭示了需要改进的领域。从原始数据集的中心趋势得出的基准氮预算数据集可用于模型比较，并为食品系统的可持续氮管理提供信息。

图1. 作物生产的氮素收支和由此产生的释放到环境中的氮素种类。

表1. 本研究中所考虑的全球数据集

图2.来自于不同数据集的作物生产的氮预算。a.全球氮投入；b.全球作物氮收获；c.全球氮盈余；d.全球NUE.

图 3.各国对 2000 年氮预算条款和土地面积的估计。该图显示了每个国家在每个氮预算中的相对重要性及其不确定性水平。a-f，五个氮预算项（施肥氮 (a)、施肥氮 (b)、固氮 (c)、氮沉积 (d) 和收获氮 (e)）的数量和范围，以及 对于收获面积 (f)。

图 4.特定区域氮收支的不确定性。a-c，氮预算不确定性以具有最大范围 (a)、最大归一化范围 (b) 和各国氮过剩范围 (c) 的氮预算项表示。

表2.全国范围内氮预算计算的关键参数

图5. 不同数据集使用的作物氮含量

图6.全国范围内历史氮记录的例子