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과학 데이터 10권, 기사 번호: 363(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

작물별 고해상도 인 비율 정보는 중국의 지속 가능한 농업 비료 관리에 필수적입니다. 그러나 현재 인비료 데이터세트에는 데이터세트 개발에 사용되는 대략적인 국가 통계자료와 작물별 정보가 제공되지 않기 때문에 상당한 불확실성이 존재합니다. 이 연구는 지방 및 카운티 수준의 인과 성분 비료 통계 및 작물 분포 데이터를 조화시켜 2004~2016년 쌀, 밀, 옥수수의 인 비율에 대한 1km 격자형 지도를 생성했습니다(CN-P). CN-P는 2004~2016년 각 작물의 인 비율에 대한 비교 가능한 추정치를 제공하고 향상된 공간적 이질성을 보여줍니다. 국가 통계를 사용하여 개발된 기존 데이터 세트는 국가 내 변동성을 완화하는 경향이 있으며 실제 인 비율을 상당히 과소평가합니다. CN-P는 2004~2016년 동안 밀이 가장 많은 인 비율(8.7g P2O5 m−2)을 받은 반면, 옥수수는 가장 빠른 증가 추세(2.36% yr−1)를 보였다는 것을 보여줍니다. CN-P 데이터 세트는 지속 가능한 농업 비료 관리 전략 및 인 오염에 대한 모델링 연구에 널리 적용될 가능성이 있습니다.

인은 작물 재배1,2와 식량 수요3,4,5 충족에 중요한 역할을 합니다. 중국은 인비료의 최대 생산 및 소비 국가이다6. 2020년 중국에서는 약 1,300만 톤의 인비료가 생산되었으며, 약 900만 톤이 농업에 사용되었으며 이는 전 세계 인 비료 소비량의 20.6%를 차지합니다7. 1980년 이후 총 인 비료 사용량이 증가했으며, 중국의 인구 증가로 인해 2050년에는 상당한 인 비료 수요가 예상됩니다4.

인비료의 남용은 일련의 환경 문제를 야기합니다8. 현재 20개 주가 다양한 수준의 인 오염을 겪고 있습니다9. 중국에서는 토양에서 이용 가능한 인이 1990년대 17.09 mg L−1에서 2000년대 33.28 mg L−1로 증가한 것으로 나타났습니다10. 지난 60년 동안 48개의 Tg 인이 수역으로 침출되었습니다3,11. 그 결과, 중국 내 주요 호수의 23.6%에서 부영양화가 발견되었으며, 4.5%는 중간 부영양화, 0.9%는 심각한 부영양화를 나타냈다12. 따라서 지속 가능한 인비료 관리는 식량안보와 환경보전에 있어 매우 중요합니다.

효율적인 인비료 관리를 조사하기 위해서는 농업용 인 비율 현황을 이해하는 것이 중요합니다. 이전 연구에서는 역사적 인 발자국6, 인 버지1 및 인 손실3을 조사했습니다. 이러한 분석은 일반적으로 FAOSTAT7 및 IFASTAT13의 국가 규모 인 통계를 기반으로 합니다. Lu와 Tian14은 격자형 농업용 인 데이터세트를 개발했는데, 여기서 그들은 국가 규모의 인 비율 통계와 격자형 농경지 데이터를 곱하여 격자형 인 소비량을 얻었습니다. 널리 사용됨에도 불구하고 기존 데이터 세트에는 세 가지 주요 결함이 있습니다. (1) 가장 널리 사용되는 인 통계는 전국 규모입니다. 이는 매우 조잡한 데이터이며 국가 내 공간적 이질성을 하나로 묶는 경향이 있습니다. (2) 인 함량의 자료 출처는 통계청에서 얻었으며, 경작지 자료는 자료산출물에서 원격탐사 방법을 통해 획득하였다. 두 종류의 데이터를 직접 합성하면 통계적 수준의 불일치 문제가 발생할 수 있습니다. (3) 현재 그리드형 인 데이터세트는 작물별 인 정보가 아닌 총 농업용 인 정보만 제공합니다. 작물별 데이터가 부족하여 모델링 분석에서 인비료를 다양한 작물과 재배 계절별로 구분하기가 어렵습니다.

이러한 결함을 극복하기 위해 우리는 CN-P라고 하는 새로운 그리드형 인 비율 데이터 세트를 구축했습니다. CN-P는 2004년부터 2016년까지 중국의 세 가지 주요 식량 작물(즉, 쌀, 밀, 옥수수)에 대한 인 비율의 1km 해상도 격자 데이터세트입니다. 여기에는 각 작물별로 매년 인 비율의 격자형 지도가 포함되어 있습니다. 데이터 구축에는 중국 최고의 농업 통계인 현급 통계를 사용했습니다. 검증 후, 우리는 CN-P가 이전 농부의 조사와 비교 가능한 작물별 인 비율을 보여주고 개별 연도와 비교할 때 이전의 최첨단 데이터 세트에 비해 향상된 공간 명시적 분포를 제공한다는 것을 발견했습니다. 우리는 이전의 그리드된 인 데이터세트에서 국가 통계만을 사용하는 것이 공간적 변동성을 완화하는 경향이 있고 농업용 인 비율을 상당히 과소평가한다는 것을 발견했습니다.