在加拿大乳制品产业贡献199亿加元GDP却面临环境可持续性挑战的背景下，弗雷泽河谷作为高密度奶牛养殖区，正经历着气候变暖导致的氮循环紊乱。该地区冬季降水集中、夏季干旱加剧的特殊气候模式，使得约三分之二的输入氮通过NH₃挥发和NO₃^-淋溶流失，严重威胁水体与大气环境。加拿大农业与农业食品部的研究团队采用集成农场系统模型(IFSM)，首次量化评估了该地区典型奶牛场在RCP4.5/RCP8.5气候情景下的氮收支变化。

研究团队整合农场运营数据与CanESM2/HadGEM2/CCMS4气候模型，通过过程模拟追踪氮流动路径。关键方法包括：1) 基于历史气候数据(1990-2016)建立基准模型；2) 模拟近未来(NF:2020-2045)和远未来(DF:2050-2075)两种排放情景；3) 对比分析常规单作与玉米-冬小麦双作系统的氮利用效率差异；4) 采用ALFAM模型验证NH₃排放预测。

3.1 模型验证显示，基准期农场氮利用效率(NUE)仅33.6%，其中粪肥储存环节NH₃-N损失占排泄总量的5.6%，土壤淋溶损失达226.2 kg N ha^-1 yr^-1，与实测残留NO₃^--N数据吻合。

3.2.1 历史情景分析表明，冬小麦双作使作物NUE提升至48.1%，主要归因于冬季氮截获。但系统仍存在3,106-4,026 kg N yr^-1的未解释氮盈余，暗示土壤碳氮持续累积。

3.2.2 未来气候预测显示，RCP8.5情景下DF期畜舍NH₃-N排放激增19.4%，储存环节损失增加44.0%。温度每升高1°C，合成肥料NH₃挥发量相应增长9.3-23.1%。

3.2.2.3 双作系统在DF期使淋溶损失降低12.3%，但高温导致粪肥NH₃排放增幅仍达15.8%，反映气候适应措施的局限性。

该研究揭示气候变暖将加剧高密度奶牛场的氮流失危机，即便采用双作系统，仍有约65%的输入氮损失。成果发表于《Agricultural Systems》的创新价值在于：1) 建立首个适用于太平洋沿岸奶牛场的IFSM参数体系；2) 量化预测NH₃排放与温度的非线性关系；3) 证明覆盖作物在湿润冬季的氮截获效率有限。这些发现为制定基于气候预测的精准施肥方案提供了模型基础，对实现加拿大2030年农业减排目标具有重要指导意义。

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