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減少氮肥施作的土地經營管理措施恐受氣候變遷的影響而改變

2019/10/29 @國際

摘要

美國伊利諾大學研究團隊運用電腦模型,同時加入樣區內的土壤性質、土地利用類型、土地經營管理與氣候型態做為模擬參數,進行地表逕流及氮含量的預測,進而推論出短時間內強降雨等極端氣候類型,恐是影響土地經營管理措施效率受影響的主要原因。

減少氮肥施作的土地經營管理措施恐受氣候變遷的影響而改變

  來自農業生產所產生的氮肥是密西西比河(Mississippi River)流域與墨西哥灣出海口地區的主要污染源之一,經過量氮肥污染的流域將形成大範圍的死亡區,破壞地方的生態系的平衡。包含美國伊利諾州(Illinois)在內的其他中西部地區鄰近州已制定明確目標,在未來透過調整既有的土地經營管理作業(land management practice)類型等做法,試圖將氮肥污染降至最低。美國伊利諾大學(University of Illinois)的研究團隊利用電腦模式推論該做法的可能性後發現,現有的土地經營管理作業模式恐受氣候變遷等環境因素的潛在影響。
  研究團隊想釐清究竟不同的土地經營管理作業種類是否可對降低氮肥污染或減少氮肥施用等方面作出不同的結果,同時研究團隊也在模擬時加入不同的氣候情境,目的是希望能預測在不同的氣候環境下的管理成效。研究團隊選擇以奧克拉荷馬州(Oklahoma)柳溪(Willow Creek)流域作為研究樣區,再根據樣區內不同地點的土壤性質(soil properties)、土地利用(land use)類型、土地經營管理作業種類及當地的氣候型態等數據做為模擬參數,以田間尺度進行地表逕流(surface runoff)及氮含量的預測。
  研究團隊嘗試進行以12種不同的土地經營管理作業類型與32種氣候情境排列組合,共384種的情境加以模擬,對整體5,911個分區(cell)進行未來50年間(2020-2070年)的氮含量模擬預測。其中研究團隊發現,短時間內強降雨等極端氣候類型,恐是影響土地經營管理措施效率受影響的主要原因。
  除模擬未來土壤氮含量趨勢外,研究團隊也找出能保持土壤氮含量而使其不流失的其中關鍵做法。像是透過作物輪作的土地經營管理模式將能減緩土壤中氮的流失;此外,研究團隊也發現在春季施肥的做法也可減少其他季節的氮負荷(nitrogen load)。研究團隊也發現其中,施用率(application rate)是影響氮負荷量的最主要原因,若能找到合適的施肥管理模式,將能在每年有效地減少約6%的氮負荷量。
  研究團隊希望能先藉由初步的模擬結果,先進行小規模的田間試驗,再逐步推廣至大範圍的區域。雖然研究團隊的主要結論是依據地表逕流所進行的氮含量模式預測,研究團隊也希望像其他研究一樣,朝不同面向分析,例如:分析地下水氮含量等其他做法,全盤地從各個方面減少氮污染對周邊環境的衝擊。
  該研究由美國農業部國家食物與農業機構(United States Department of Agriculture, National Institute of Food and Agriculture簡稱NIFA)資助。相關研究成果已發表在<Journal of Environmental Management>。

資料來源

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