华北平原不同降水梯度下替代种植系统的水氮足迹评估与可持续性分析

为解决华北平原过度开采地下水和氮素流失等环境问题，来自中国的研究人员通过APSIM模型与生命周期评估，系统分析了五种替代种植系统的水(m3/103 MJ)氮(g N–eq/103 MJ)足迹。结果显示WW–F系统足迹最高(70;423)，而WW–M–sM(41)和sM–F(96)分别在水氮减排方面表现优异，为区域绿色农业发展提供了科学依据。

　　

评估替代性种植系统在华北平原降水梯度下的水氮足迹（Water and Nitrogen Footprints）发现，多样化种植可维持生产力并减少环境影响（如过度地下水开采和氮损失）。研究采用经校准的农业生产系统模拟器（APSIM）模型结合生命周期评估（Life Cycle Assessment），分析了1980–2020年间五种系统：春玉米-冬休（sM–F）、冬小麦-夏休（WW–F）、冬小麦-夏玉米-冬休-春玉米（WW–M–sM）、黑麦草-春玉米（R–sM）和冬小麦-夏玉米（WW–M）。总水足迹（m³/10³ MJ）顺序为WW–F (70) > WW–M (43) = sM–F (43) > R–sM (42) > WW–M–sM (41)，总氮足迹（g N–eq/10³ MJ）则为WW–F (423) > WW–M (335) > R–sM (246) > WW–M–sM (212) > sM–F (96)。绿水和蓝水足迹是主要贡献者，但灰水足迹比例随降水梯度增加因硝酸盐淋溶（Nitrate Leaching）上升而提高。氨挥发（Ammonia Volatilization）和硝酸盐淋溶是氮损失的主因，取决于排水和施氮量。最具潜力的替代系统从干旱区的sM–F和WW–M–F转向湿润区的R–sM，凸显了适应当地气候的种植多样化对绿色农业发展的科学价值。