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    研究發現:全球農業氨排放對氮沉降時空格局的影響

    發布時間:2022-04-02 11:46:58 來源:中國科學報 責任編輯:caobo

    過去幾十年來大氣氨排放與農業生產活性氮過量使用密切相關,然而,全球農業系統哪些作物或動物具有高氨排放潛力、農業氨排放如何影響全球氮沉降的時空格局尚不清楚。

    3月28日,蘭州大學資源環境學院氮循環研究團隊在美國《國家科學院院刊》在線發表題為《探索1980年以來全球農業氨排放變化及其對氮沉降的貢獻》的成果,在全球尺度量化了主要作物和動物類型對農業氨排放的貢獻,回答了目前農業系統氨的主要排放源,對準確認識全球農業氨污染提供了重要數據支撐。蘭州大學研究員劉磊為論文第一作者和通訊作者,中國農業大學教授劉學軍為共同通訊作者。

    團隊基于多源地理空間數據(包括農田施肥、畜牧業養殖、遙感活性氮濃度等)和區域統計數據,建立了自下而上的農業氨排放計算方法,開發了全球近四十年(1980年—2018年)的長記錄農業氨排放數據集。

    研究發現近40年全球農業系統(包括農田和畜牧業)氨排放量增加了78%,其中農田氨排放量增加了128%,畜牧業氨排放量增加了45%。全球三種主要作物(小麥、玉米和水稻)和四種主要動物(牛、雞、羊和豬)占氨排放總量的70%以上。

    研究團隊基于構建的長時序農業氨排放數據集,驅動了全球大氣化學模型GEOS-Chem,系統評估了全球1980年來農業氨排放對氮沉降時空格局的影響。他們發現歐盟是全球氨態氮沉降1980年來下降的唯一區域,下降了約16%,其主要原因是歐盟已將氨排放控制列入空氣污染防治政策,并制定了一系列針對性農業氨減排措施。

    然而,除了歐盟,目前全球大部分國家都尚未對氨排放進行嚴格管控,導致全球陸地氨態氮沉降增加了72%,其中氨態氮沉降占總沉降的比例從1980年的41%上升到2018年的54%。

    基于產量—氮肥反饋關系模型,發現在維持現有農作物產量不變的前提下全球氮肥使用可降低38%,其中三種主要作物(小麥、玉米和水稻)約占氮肥過量使用的72%。氮肥使用過量約占農業(農田和畜牧業)氨排放的11%,中國、印度和美國氮肥過量使用分別占各國農業氨排放的31%、25%和22%;氮肥過量使用占全球氮沉降總量的10%,中國、印度和美國氮肥過量使用占各國氮沉降總量的10%—20%。除了種植業外,畜牧業系統的合理管控可進一步減少農業氨排放,例如酸化抑氨、密閉控氨、回收固銨等。盡管西歐國家(如丹麥和荷蘭)已經采取了農業氮管理措施并制定了氨排放控制政策,但中國、印度、美國等在解決農業氨污染方面仍缺乏相關政策支持。

    研究認為,未來如果不加強對氨排放管控,氨態氮在全球氮沉降中將占有更大比重。該研究為農業氨污染相關政策制定提供了重要的科學依據,這對實現《科倫坡宣言》目標,將全球氮素污染減半具有重要意義。(作者:溫才妃 甘曉)

    標簽: 全球農業氨排放 氮沉降時空格局 高氨排放潛力 氨排放量

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