作为全球化肥消耗量最大的国家，我国化学钾肥严重依赖进口达50%左右，研发钾肥高效替代技术对我国粮食与钾资源安全至关重要。土壤—农作系统中，作物吸收80%左右的钾素分配在秸秆中，秸秆是一种低成本且富含高钾的有机资源，其循环利用程度直接影响我国土壤钾素肥力与碳库容量。在我国有机无机钾资源体系中，系统揭示我国主粮作物产量差与农田土壤钾素肥力的时空演变，对于构建我国可持续钾素管理策略至关重要，且不同钾素管理系统的环境代价不同，其减排潜力尚未探明。
针对以上科学问题，南京土壤研究所研究员王火焰团队构建了我国有机无机钾资源作物与土壤数据库，结合秸秆循环经验模型与生命周期评价，探明了不同钾管理系统的环境代价与减排潜力。研究结果表明，通过GIS地理信息系统分析，我国整体土壤交换性钾从1980年的100mg/kg提高到2020年的115mg/kg，土壤低钾率（< 100 mg/kg）相应从61%降低到52%，我国南方土壤的钾素肥力提升较为明显。长期不施矿物钾与秸秆移除系统（NP），相比无机钾肥管理系统，玉米、小麦与水稻籽粒产量分别降低9.4%，14.9%和13.4%；基于秸秆循环的钾素管理系统，三种作物产量分别增加5.2%，6.2%和3.0%，以上钾肥肥效反应，在我国南方区域表现更加明显。基于秸秆循环的综合钾管理系统在旱田作物上，净碳排放低于无机钾素管理系统，而在稻田上趋势相反。通过优化周年的化学肥料与秸秆运筹，我国北方春玉米、华北小麦-玉米、长三角小麦-水稻、华南稻-稻轮作系统的碳减排潜力分别可达16.9%, 46.4%, 62.9%与22.4%。该研究结果明确了我国不同钾素管理系统的农学生产力与环境代价，对于指导我国构建可持续钾素管理体系提供了科学指导与技术支撑。
以上研究结果均发表在Resources Conservation & Recycling期刊上。该研究工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金与公益性行业专项等项目的资助。
我国农业钾资源管理系统农学与环境效应评价
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