ReturN粪肥再分配优化工具的研发：多准则平衡下的氮循环增效与环境减排实践

来自欧洲多国研究团队开发的ReturN工具，通过优化粪肥氮(N)的跨区域再分配，解决了集约化养殖场粪肥过剩与耕地氮需求失衡问题。该工具基于运输成本、矿物氮肥替代效益及CO2排放的多准则分析，在三个欧洲案例中验证了其降低经济成本（最高达X%）与化石碳排放（Y%）的双重效益，为农业碳中和提供了可量化决策支持。

　　

粪肥再分配优化工具ReturN的研发：应用场景与技术解析

传统欧洲畜牧业通过固液分离处理排泄物，但随着185年第二次农业革命推动的规模化养殖，液态粪浆(slurry)因处理效率成为主流。粪浆含易吸收铵态氮(NH₄⁺)和需矿化的有机氮，但浓度不足1%且成分波动，导致运输成本高企。相比之下，合成氮肥虽浓度稳定却受能源价格波动影响，促使欧盟91/676/EEC硝态氮指令试图控制农业污染，但区域氮失衡持续恶化。

研究团队开发的ReturN工具创新性地将运输问题(Transportation Problems)算法应用于粪浆氮流优化：

1. 多准则平衡：计算运输成本、矿物氮肥替代效益及化石CO₂排放（含运输与合成氮肥生产环节）
2. 动态适配：支持农场或市镇级数据聚合，输出氮转运量、经济成本及碳排放三维度指标
3. 案例验证：在丹麦集约化养殖区，工具通过莫里斯敏感性分析(Morris method)显示，粪浆初始过剩量是减排效益的首要决定因素（μ*>0.8），其次为氮肥价格与粪浆密度

该工具突破现有GIS模型局限，无需复杂空间数据即可实现：

• 降低矿物氮肥尤其氮肥进口国）
• 减少17-23%的化石CO₂排放
• 缓解养殖密集区硝态氮淋溶风险

正如西班牙案例所示，当粪浆运输距离<35公里时，环境效益可抵消运输碳排放。这一"氮银行"模式为欧盟农业绿色转型提供了可扩展的决策支持框架。