Sci. Agronomy丨施用氮肥和秸秆经济管理提高小麦产量和能源利用效率减少碳足迹

论文内容

研究背景：

自 2009 年以来，中国已成为世界上最大的能源生产国和温室气体排放国之一，能源消费包括满足其不断增长的人口的高粮食需求和粮食安全。农业活动的排放约占温室气体排放总量的17%，因此为减少温室气体排放提供了重要机会。与发达国家相比，中国小麦生产的能源投入较高，导致能源利用效率较低。值得注意的是，农业能源投入、环境影响、作物生产力和经济效益密切相关。由于基本农业投入物(如柴油、化肥、作物保护产品等)的生产和使用会导致温室气体排放，因此改善其资源和EUE 对可持续发展至关重要。因此，能源效率的提高不仅有助于通过降低投入成本来提高农场的盈利能力，而且有助于减少温室气体排放和环境污染。此外，减少农业生产中的能源消耗和碳排放将有助于世界在未来的实现碳中和。

研究内容：

化肥的过度使用刺激了能源消耗和温室气体(GHG)的排放，这不利于小麦的可持续生产。本研究通过 32 年的施肥试验，估算了不同施肥制度下土壤的能量和温室气体排放性能。在这个长期实验中，有五种处理方法:CK(不除麦渣化肥)、 NPK(除麦渣化肥)、NPKPM(除麦渣化肥+猪粪)、NPKCM(除麦渣化肥+牛粪)、NPKWS(除麦渣化 肥+猪粪)。结果表明，NPKCM 和 NPKPM 的总能量消耗高于 NPK 和 NPKWS，这主要是由于农家肥料的额外能量消耗所致。尽管 NPKCM 和 NPKPM 的能源产量分别增加了4.7 和 2.8%，但 NPKWS 的能源利用效率(EUE)最高，为 6.66，能源生产率为 0.26 kg MJ−1，能源利润率为 5.66， 净收益为 1799.82 US$ ha−1，比能较低，为 3.84 MJ kg−1。此外，与 NPKCM 和 NPKPM 相比， NPKWS 的产量规模碳足迹分别下降了66.7 和 52.3%。

研究结论：

本研究比较了小麦生产中不同施肥处理下的能源效率和碳足迹，以帮助制定提高EUE 和减少环境足迹的策略。接受化学肥料的处理比通过提供作物生长所必需的营养物质，在能量输出方面形成非施肥处理。残渣保留处理(NPKWS)获得了最高的 EUE、能源生产率、能源盈利能力和净收益。虽然化肥和有机改进剂(肥料)联合施用提高了能量产出和净能量收益，但与 NPKWS 相比显著降低了EUE。重要的是，与残留相比，施用农家肥增加了碳足迹约1 到 2 倍。因此，我们建议将残留保留与化肥结合使用作为降低能源投入、提高EUE 和净收益、减少碳足迹的最佳策略。在本研究中，我们通过小区试验估算了不同施肥制度下的能量和温室气体性能，在这种情况下，人类劳动仍然占完成农业操作的能量投入的很大一部分。最新的农田管理技术，特别是开发的工具，可以帮助提高生产性能。使用现代农业设备的农业机械化作业可能会进一步改变能源消费和碳足迹的构成。因此，需要进一步验证不同施肥处理的能源组分和碳足迹所占的百分比，从而提高能源效率和净收益，大规模降低碳足迹。

转自：“农科学术圈”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！