近日，中国农科院资源区划所肥料与施肥技术团队何萍研究员课题组在马铃薯绿色高效生产方面取得重要突破。相关成果以“Integrating nutrient balance, environmental footprints and nutrient optimization strategies for sustainable potato production system in China”为题发表在中科院一区《Resources, Conservation & Recycling》期刊上。
马铃薯作为我国第四大粮食作物，在国家粮食安全中发挥重要作用。然而，我国马铃薯以占全球25.6%的种植面积和50.0%的养分投入，仅生产了21.8%的产量，单产水平为欧美国家的1/3-1/2。高强度的养分投入导致农田温室气体（GHG）和活性氮（Nr）过量排放，严重阻碍了我国农业绿色可持续发展和双碳目标的实现。研究团队通过构建2011-2021年全国马铃薯生产要素数据集，探究基于马铃薯养分专家系统优化施肥的碳氮减排潜力。
研究结果表明，我国马铃薯生产存在氮磷投入过量、钾肥投入不足问题。研究表明，马铃薯单位面积养分投入和输出量呈上升趋势，2011-2021年氮投入量从202.0 kg ha-1增加至244.2 kg ha-1，磷投入量从135.2 kg ha-1增长至197.5 kg ha-1，钾投入量相对稳定。2021年全国NUE、PUE和KUE较2011年分别下降了6.5%、23.2%和35.7%。
我国马铃薯碳氮排放量增长迅速，2011-2021年间，全国平均单位面积GHG和Nr排放量分别增长了83.4%和21.1%。养分投入量的增加是其排放增加的主要驱动因子，其中由肥料生产和运输产生的GHG排放占比为52.9%-66.8%；N淋溶（87.0%-88.5%）是活性氮损失的主要形式，其次是NH3挥发（5.4%-7.2%）。GHG和Nr排放总量分别增长了23.7%和5.4%，其中西南地区排放占比超50%。
通过马铃薯养分专家系统优化施肥，实现氮磷投入分别减少34.4%和74.5%，总养分减量99.6万吨，GHG和Nr排放分别下降34.1%和50.8%。模型预测到2060年，通过NE系统养分优化、有机替代和增效肥应用，可节省67.5-85.3万吨养分资源，减少2.1-5.1 百万吨 CO2和4.0-15.6万吨Nr排放，为区域农业可持续发展和实现农业碳中和提供了科学决策依据。
该研究由谢汉友博士（第一作者）与何萍研究员（通讯作者）联合中国科学院地理资源所等机构完成，获国家农业重大科技项目智慧施肥（05）、国家自然科学基金（32272822）和国家马铃薯产业体系（CARS-09-P31）等项目支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2025.108399