《Nature Communications》：Environmental and societal costs of maize production decrease by addressing the uncertainty in nitrogen rate recommendations
编辑推荐：
本研究针对玉米生产中氮肥过量使用引发的生态环境与社会成本问题，通过分析氮肥施用量与玉米产量的关系，提出在保证产量风险可控的前提下，将美国玉米带氮肥用量降低12%–16%，可减少N2O–N排放10%与氮淋溶13%，创造2.3–5.3亿美元社会效益，为农业可持续政策提供科学依据。
玉米是全球重要的粮食作物，但其生产过程中氮肥的过量使用却带来了一系列环境与社会问题。氮肥在提高产量的同时，未被作物吸收的部分会通过氮氧化物（N2O）排放加剧温室效应，或通过淋溶污染水体。这不仅威胁生态系统健康，还造成巨大的社会成本。然而，农民因担心减产风险往往不愿减少施肥，形成农业可持续发展的重要矛盾。
为破解这一难题，研究人员在《自然·通讯》（Nature Communications）发表论文，通过分析美国玉米带大量田间试验数据，量化了氮肥推荐量的不确定性，并探索在保障农民收益的前提下降低环境影响的可行路径。研究发现，将氮肥用量减少12%至16%，玉米减产风险可忽略不计，同时能显著降低N2O排放和氮淋溶，产生可观的社会效益。这一结果凸显了在粮食安全与环境保护之间寻求平衡的必要性，并指出需通过政策激励推动氮肥优化使用。
研究主要基于多年多点的玉米氮肥田间试验数据，结合统计学方法评估施肥推荐的不确定性，并采用环境效益量化模型计算减排与节水的社会经济价值。
氮肥用量与产量关系分析
通过整合大量田间试验，研究团队建立了玉米产量对氮肥用量的响应曲线。结果表明，在当前推荐施肥量基础上减少12%–16%，玉米减产概率极低，说明现有施肥方案存在优化空间。
环境效益评估
模型模拟显示，氮肥用量减少后可降低N2O–N排放10%，氮淋溶13%。据此推算，美国玉米带可实现2.3亿至5.3亿美元的社会效益，主要来自空气和水质改善。
农民行为与政策启示
尽管进一步减氮可能带来更大环境收益，但因减产风险较高，农民接受度低。研究强调，需通过补贴或生态补偿等政策工具，平衡农民利益与社会效益，推动农业绿色转型。
综上所述，该研究通过科学评估氮肥减量的可行性与效益，为协调农业生产与环境保护提供了重要依据。研究指出，在保障粮食安全的前提下，适度降低氮肥使用不仅能减轻环境压力，还能创造显著的社会经济价值，但需通过制度设计激励农民参与，实现全产业链的共担责任。
