动物有机肥 (畜禽粪便) 是传统农业中极为重要的氮肥来源。据估算，全球每年所产生的动物有机肥中所含有的氮 (简称有机肥氮) 的总量约为80~130 Tg N (1 Tg = 1 × 1012g)，与化学氮肥的施用量基本持平。伴随着化学氮肥的大量生产和施用，目前全球有机肥氮的还田率却仅有20~50%。众所周知，化学氮肥的大量施用，造成了大量的活性氮排放，从而引起了一系列的环境问题，如空气污染、土壤酸化以及水体富营养等。与单纯的化学氮肥施用相比较，有机肥还田替代部分化学氮肥施用不仅能够减少活性氮的排放，因为有机氮的矿化速率往往较低，而且能够提高土壤肥力，改善土壤的物理化学性质，从而有利于作物产量的提高。除此之外，提高有机肥的还田比例还能进一步实现有机肥的资源化利用。虽然优势明显，但是关于有机肥还田替代化学氮肥施用这一措施目前仍然存在一些亟待解决的问题。例如，用多大比例的有机肥氮替代化学氮肥还田不会影响粮食产量?替代以后能够减少多少活性氮的排放?有机肥的替代施用又会如何影响土壤温室气体的排放?这些问题仍然不清楚。
为了回答这些科学问题，中国科学院南京土壤研究所颜晓元课题组利用数据整合分析的方法，在全球范围内选取了141篇发表的文章，全面评价了有机肥还田部分替代化学氮肥施用对于 (谷粒作物和蔬菜) 作物生产力、活性氮损失以及土壤温室气体排放的影响。
对于替代比例的确定，研究发现，与只施用化学氮肥相比较，在总施氮量保持一致时，有机肥氮替代化学氮肥施用的比例为25~50% 时 ，籽粒和蔬菜的平均作物产量显著提高了5.7%。这是因为有机肥的替代施用能够更好地协调土壤供氮与作物需氮的关系，从而能够提高作物对氮的吸收量 (11.5%) 以及氮肥的利用率 (11.7%)，并进一步降低各种活性氮的损失。
对于活性氮的减排效果，研究发现有机肥的替代施用比例为 25~50% 时能有效降低土壤NH3 挥发损失12.4%，降低氮淋溶损失25.3% 以及氮径流损失27.4%。进一步增加有机肥的替代比例到75%以上能够继续提高对于活性氮的减排效果，但同时会导致作物产量的降低。
此外，对于温室气体排放的影响，研究发现，在旱地土壤上采用有机肥的替代施用能够有效地降低温室气体的净排放。在稻田土壤上采用却能促进温室气体的净排放。这是因为有机肥的替代施用对于稻田土壤有机碳累积的促进效应小于对于CH4排放的促进效应。采用发酵后的有机肥进行化学氮肥的替代施用，能够进一步降低对于稻田温室气体排放的促进效应。
2015年，我国农业部印发了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》,要求在确保粮食安全的前提下，到2020年实现我国化肥用量的零增长。本研究表明了合理的有机肥还田而替代部分化学氮肥施用能够减少化学氮肥的施用量，显著地提高作物生产力，降低各种活性氮损失以及旱地土壤的温室气体排放，从而有助于“化肥使用量零增长”目标的实现。
动物有机肥还田部分替代化肥施用对于粮食安全、活性氮损失及温室气体排放的综合影响 (结果为替代比例为0~100%的平均值)
延伸阅读：
原标题：如何让“便便”更有用？
