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May 30, 2023

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Dados Científicos volume 10,

Scientific Data volume 10, Número do artigo: 363 (2023) Citar este artigo

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Informações de taxa de fósforo de alta resolução específicas para culturas são essenciais para o gerenciamento sustentável de fertilizantes agrícolas na China. No entanto, existem incertezas substanciais no atual conjunto de dados de fertilizante de fósforo devido apenas às estatísticas nacionais grosseiras usadas no desenvolvimento do conjunto de dados e nenhuma informação específica da cultura fornecida. Este estudo harmonizou as estatísticas provinciais e distritais de fósforo e componentes de fertilizantes e dados de distribuição de culturas para gerar mapas em grade de 1 km de taxa de fósforo para arroz, trigo e milho nos anos de 2004–2016 (CN-P). O CN-P fornece uma estimativa comparável da taxa de fósforo para cada safra ao longo de 2004–2016 e demonstra uma heterogeneidade espacial melhorada. O conjunto de dados existente desenvolvido usando estatísticas nacionais tende a suavizar a variabilidade dentro do país e subestima significativamente a taxa real de fósforo. O CN-P mostra que, durante 2004–2016, o trigo recebeu a maior taxa de fósforo (8,7 g P2O5 m–2), enquanto o milho mostrou a tendência de crescimento mais rápido (2,36% ano–1). O conjunto de dados CN-P tem potencial para ser amplamente aplicado em estudos de modelagem sobre estratégias sustentáveis ​​de manejo de fertilizantes agrícolas e poluição por fósforo.

O fósforo desempenha um papel vital no cultivo1,2 e no atendimento das demandas alimentares3,4,5. A China é o maior país produtor e consumidor de fertilizante fosfatado6. Em 2020, há cerca de 13 milhões de toneladas de fertilizantes fosfatados produzidos na China, e aproximadamente 9 milhões de toneladas foram usadas na agricultura, o que representa 20,6% do consumo global de fertilizantes fosfatados7. Desde 1980, a aplicação total de fertilizantes fosfatados cresceu, e demandas substanciais de fertilizantes fosfatados foram projetadas para 2050 devido ao crescimento populacional na China4.

O uso excessivo de fertilizantes fosfatados resulta em uma série de problemas ambientais8. Atualmente, existem vinte províncias sujeitas a diferentes níveis de poluição por fósforo9. O fósforo disponível no solo aumentou de 17,09 mg L-1 na década de 1990 para 33,28 mg L-1 na década de 2000 na China10; e o fósforo 48 Tg foi lixiviado para corpos d'água nos últimos 60 anos3,11. Como consequência, a eutrofização foi encontrada em 23,6% dos principais lagos da China, sendo 4,5% moderadamente eutróficos e 0,9% gravemente eutróficos12. Portanto, o manejo sustentável de fertilizantes fosfatados é crucial tanto para a segurança alimentar quanto para a conservação ambiental.

Para investigar o manejo eficiente de fertilizantes fosfatados, é fundamental entender o estado da taxa de fósforo agrícola. Estudos anteriores examinaram a pegada histórica de fósforo6, o aumento de fósforo1 e as perdas de fósforo3. Essas análises geralmente são baseadas nas estatísticas de fósforo em escala nacional de FAOSTAT7 e IFASTAT13. Um conjunto de dados de fósforo agrícola em grade foi desenvolvido por Lu e Tian14, no qual eles obtiveram o consumo de fósforo em grade multiplicando as estatísticas de taxa de fósforo em escala nacional com dados de terras cultivadas em grade. Apesar de amplamente utilizado, existem três deficiências principais no conjunto de dados existente: (1) A estatística de fósforo mais amplamente disponível é em escala nacional. Este é um dado muito grosseiro e tende a agrupar as heterogeneidades espaciais dentro do país; (2) A fonte de dados da taxa de fósforo foi do departamento de estatística e os dados de terras agrícolas foram obtidos do método de sensoriamento remoto no produto de dados. A composição direta dos dois tipos de dados pode levantar a questão da inconsistência do calibre estatístico; (3) O atual conjunto de dados de fósforo em grade fornece apenas as informações de fósforo agrícola total, em vez de informações específicas da cultura. A falta de dados específicos da cultura leva à dificuldade de separar o fertilizante de fósforo por várias culturas e estações de crescimento na análise de modelagem.

Para superar essas deficiências, construímos um novo conjunto de dados de taxa de fósforo em grade, que foi referido como CN-P. CN-P é um conjunto de dados em grade com resolução de 1 km da taxa de fósforo para três culturas alimentares básicas (ou seja, arroz, trigo e milho) na China durante 2004–2016. Este contém mapas em grade da taxa de fósforo em cada ano por cada cultura. Na construção dos dados, empregamos a estatística em nível de condado, que é a melhor estatística agrícola da China. Após a validação, descobrimos que o CN-P demonstra uma taxa de fósforo específica de cultura comparável com pesquisas de agricultores anteriores e fornece uma distribuição espacialmente explícita aprimorada em relação ao conjunto de dados de última geração quando comparado para o ano individual. Descobrimos que apenas o uso de estatísticas nacionais em conjuntos de dados de fósforo em grade anteriores tende a suavizar a variabilidade espacial e subestima significativamente a taxa de fósforo agrícola.