降低施氮量对玉米产量和氮素损失的影响
氮素对环境的损失与施氮量有关。UNL推荐施氮量的目的是使每英亩施氮收益最大化,或以经济上最优的施氮量施用。但是,在EONR附近,施氮量对产量的影响不大,比EONR多施或少施数磅N/ac对产量影响不大。(见图1;根据玉米后12次试验和大豆后18次试验的结果确定,谷物4美元/公斤,肥料0.44美元/磅。)氮素用量的微小变化对边际利润的影响远小于对粮食产量的影响。(见图2;比较了0.44美元/磅和0.57美元/磅氮肥的成本。)
这就提出了一个问题,即如何通过降低氮素使用量来减少氮素损失,从而使化肥氮素使用量的边际利润减少5%。本文的目的是解决这一问题,特别是以二氧化碳当量(CO)表示的温室气体排放2 e).这种做法会对其他氮素损失产生影响,特别是由于淋滤,但这些在内布拉斯加州农田的变化要比一氧化二氮(NO2)及CO2与氮肥使用有关的排放。
表1给出了两种氮肥成本的平均比较,即在EONR下施用氮肥和在氮肥施用导致边际利润减少5%的情况下施用氮肥。玉米的平均减氮量为51磅N/ac和31%,大豆的平均减氮量为36磅N/ac和31%。这导致玉米的平均产量和边际利润减少了9.1 bu/ac和11.76美元,大豆的玉米为6.0 bu/ac和8.40美元。
对CO的平均相应影响2 e由于N2O排放加上CO2与氮肥使用相关的排放量估计减少了189加143,总共减少了332磅CO2 e其次是玉米,133加101总共234磅CO2 e玉米次之,大豆次之。实现这些减排的成本是氮肥使用造成的边际利润损失。因此,每吨CO的成本2 e如果不考虑浸出氮和其他氮损失的相应减少,在玉米之后的玉米减少71.11美元,在大豆之后的玉米减少71.95美元。如果减少的浸出和其他N损失的价值为5美元/ac,则每吨CO的平均成本2 e继玉米之后,玉米降价40.76美元,大豆之后,玉米降价28.92美元。
这些结果表明,降低N率的做法有可能成为一种极具成本效益的减少CO的手段2 e向大气排放。例如,CO的总成本2捕获、运输和近永久储存(如燃煤发电厂的捕获)的费用估计在每吨二氧化碳100美元至200美元以上2 e.
这些关于降低氮素率影响的计算没有考虑与产量相关的减少联邦补贴的最终成本。由于没有足够的数据来代表内布拉斯加州农田内雨养玉米对氮的巨大多样性,计算还没有扩展到雨养玉米。
C: C | C:年代 | C: C | C:年代 | |
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9磅N / bu | 7磅N / bu | |||
N速率,lb N/ac | ||||
EONR | 172 | 122 | 154 | 109 |
-5%利润给N | 117 | 83 | 107 | 76 |
区别 | -55年 | -39年 | -47年 | -33年 |
粮食产量,bu/ac | ||||
EONR | 233 | 222.5 | 230.5 | 222.1 |
-5%利润给N | 223.6 | 217.2 | 221.6 | 215.4 |
区别 | -9.4 | -5.3 | -8.9 | -6.7 |
化肥N用量的边际利润$/ac | ||||
EONR | 247 | 176.12 | 226.37 | 161.47 |
-5%利润给N | 234.65 | 167.3 | 215.2 | 153.5 |
区别 | -12.35 | -8.82 | -11.17 | -7.97 |
N2O以CO的形式释放2 e(lb/ac),假设氮肥排放量为1.25%__ | ||||
EONR | 636 | 451 | 570 | 403 |
-5%利润给N | 433 | 307 | 396 | 281 |
区别 | -204年 | -144年 | -174年 | -122年 |
有限公司2与氮肥使用相关的排放@ 2.8磅CO2 e/磅N⁋ | ||||
EONR | 482 | 342 | 431 | 305 |
-5%利润给N | 328 | 232 | 300 | 213 |
区别 | -154年 | -109年 | -132年 | -92年 |
CO的平均成本2 e减少,美元/ t‡ | ||||
考虑到公司2 e只有减少 | 69.09 | 69.59 | 73.13 | 74.31 |
假设硝酸盐- n的减少浸出价值5美元/ac⁋ | 41.12 | 30.14 | 40.39 | 27.69 |
__IIPC使用1%,但最近的估计范围要高得多。在这里,我们处理的是响应曲线的上部,那里的潜在损失相对于较低利率时更大。因此,我们使用平均1.25%的施氮量作为N2O适用于所有领域。 ‡作为比较,CO的估计成本2捕获、运输和近永久储存,例如从燃煤电厂获得的,一般从约100美元/吨到200美元/吨不等2. ⁋有限公司2假设施用氮的50%来自1.9 kg CO的无水氨2 e每kg N和50%的尿素硝酸铵,3.7 kg CO2 e每千克氮(Wood and Cowie, 2004)。 |
由于上面所写的复杂性,对其他过程中氮损失的减少没有进行讨论。然而,使用N-LAT (内布拉斯加州氮损失评估工具(N-LAT), NebGuide G2249),与EONR相比,在Merrick县Invale土砂间或淹水条件下,降低N量的玉米平均淋滤损失减少40%。其中43%的N弹簧作为无水氨使用,57%的N弹簧作为当季使用。降低的氮速率使这种壤土的反硝化氮损失减少了约18%。
结论
这种降低氮肥施用对整个社会的好处和玉米种植者利润减少的成本应该被广泛分享。降低CO的实践成本效益2 e氮素损失可用于寻求重新分配一些联邦和其他补贴作物生产,以弥补与这种做法相关的利润减少。
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