中国作物-畜牧系统集成养分管理助力氮磷安全行星边界达成

为解决全球养分管理不善导致的资源枯竭与环境污染问题，中国研究人员开展集成氮(N)、磷(P)、钾(K)养分管理研究。通过平衡施肥与改进粪便回收，该研究证明合成N、P肥料需求分别降低15%和74%，而N、P、K损失减少40–66%。这不仅为中国农业绿色发展提供路径，还为新兴经济体国家实现可持续养分管理树立标杆，助力全球安全行星边界达成。

　　

在当前全球农业实践中，氮(N)和磷(P)的过度使用已突破“行星边界”，导致水体富营养化、土壤退化及健康风险剧增。中国作为全球最大的肥料消费国和畜牧生产国，其养分流失率超过50%，不仅威胁粮食安全，还加剧了环境污染。例如，过量氮磷输入污染水源，引发藻华和饮用水硝酸盐超标，间接影响人类健康；而钾(K)资源依赖进口，加剧了资源不稳定性。这些问题凸显了集成养分管理的紧迫性——亟需通过优化土壤、粪便和合成肥料的使用，在保障产量的同时减少生态足迹。中国农业大学的科研人员联合荷兰瓦赫宁根大学团队，在《Agricultural Systems》发表了一项创新研究，首次将氮、磷、钾协同管理应用于中国作物-畜牧系统，利用县级模型量化了集成策略的环境与经济效益。研究证明，该方案能大幅削减合成肥料需求和养分损失，为实现全球安全行星边界贡献中国智慧。

为了回答这些问题，研究人员开发了一套线性优化模型，结合情景分析，在县级尺度分配养分。首先，基于统计数据和作物需求，估算氮、磷、钾吸收量；其次，考虑土壤养分供应（包括大气沉降和生物固氮）及粪便回收率，优化肥料与粪便配比；最后，通过情景模拟（如平衡施肥、改进粪便管理），评估合成肥料需求和养分损失变化。模型覆盖中国北方(NC)和长江经济带(YREB)的1100个县，数据源自县级农业统计和土壤普查。

RESULTS AND CONCLUSIONS
研究结果显示，仅实施氮、磷、钾平衡施肥后，合成磷肥需求减少74%，氮肥减少15%，但钾肥需求增加55%；结合改进粪便管理，氮、磷、钾肥料需求进一步降低9–26%；若计入长期粪便使用对土壤肥力的提升效果，需求再降13–23%，但磷肥用量因土壤累积效应而回升。总体而言，集成管理可使氮、磷肥料使用量分别减少5.1 Tg和2.7 Tg，相当于全球安全边界所需减排量的11–40%，同时氮、磷、钾损失降低40–66%。区域差异显著：北方因土壤贫瘠和畜牧密集，减排潜力更大；长江经济带则受作物系统影响，优化空间较小。

DISCUSSION
讨论部分强调，集成管理通过协同优化氮、磷、钾，不仅缓解了资源压力（如减少钾肥进口依赖），还降低了环境健康风险。例如，氮损失减少可缓解地下水硝酸盐污染，磷流失下降降低水体富营养化概率。然而，区域异质性要求定制化策略：高动物密度县需优先提升粪便回收率，而低肥力土壤区应侧重土壤养分补充。

CONCLUSIONS
结论指出，集成养分管理是中国实现农业绿色发展的核心策略，可减少合成肥料使用和污染损失。其意义超越国界，为新兴经济体提供可复制的框架，推动全球向安全行星边界回归。