作者:刘学军等 来源:《国家科学院院刊》 发布时间:2022/4/1 19:30:04
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作物、动物给全球贡献了多少农业氨

 

氮肥过量使用对农业氨排放和氮沉降的影响 兰州大学供图

过去几十年来大气氨排放与农业生产活性氮过量使用密切相关,然而,全球农业系统哪些作物或动物具有高氨排放潜力、农业氨排放如何影响全球氮沉降的时空格局尚不清楚。

3月28日,兰州大学资源环境学院氮循环研究团队在美国《国家科学院院刊》在线发表题为《探索1980年以来全球农业氨排放变化及其对氮沉降的贡献》的成果,在全球尺度量化了主要作物和动物类型对农业氨排放的贡献,回答了目前农业系统氨的主要排放源,对准确认识全球农业氨污染提供了重要数据支撑。兰州大学研究员刘磊为论文第一作者和通讯作者,中国农业大学教授刘学军为共同通讯作者。

团队基于多源地理空间数据(包括农田施肥、畜牧业养殖、遥感活性氮浓度等)和区域统计数据,建立了自下而上的农业氨排放计算方法,开发了全球近四十年(1980年—2018年)的长记录农业氨排放数据集。

研究发现近40年全球农业系统(包括农田和畜牧业)氨排放量增加了78%,其中农田氨排放量增加了128%,畜牧业氨排放量增加了45%。全球三种主要作物(小麦、玉米和水稻)和四种主要动物(牛、鸡、羊和猪)占氨排放总量的70%以上。

研究团队基于构建的长时序农业氨排放数据集,驱动了全球大气化学模型GEOS-Chem,系统评估了全球1980年来农业氨排放对氮沉降时空格局的影响。他们发现欧盟是全球氨态氮沉降1980年来下降的唯一区域,下降了约16%,其主要原因是欧盟已将氨排放控制列入空气污染防治政策,并制定了一系列针对性农业氨减排措施。

然而,除了欧盟,目前全球大部分国家都尚未对氨排放进行严格管控,导致全球陆地氨态氮沉降增加了72%,其中氨态氮沉降占总沉降的比例从1980年的41%上升到2018年的54%。

基于产量—氮肥反馈关系模型,发现在维持现有农作物产量不变的前提下全球氮肥使用可降低38%,其中三种主要作物(小麦、玉米和水稻)约占氮肥过量使用的72%。氮肥使用过量约占农业(农田和畜牧业)氨排放的11%,中国、印度和美国氮肥过量使用分别占各国农业氨排放的31%、25%和22%;氮肥过量使用占全球氮沉降总量的10%,中国、印度和美国氮肥过量使用占各国氮沉降总量的10%—20%。除了种植业外,畜牧业系统的合理管控可进一步减少农业氨排放,例如酸化抑氨、密闭控氨、回收固铵等。尽管西欧国家(如丹麦和荷兰)已经采取了农业氮管理措施并制定了氨排放控制政策,但中国、印度、美国等在解决农业氨污染方面仍缺乏相关政策支持。

研究认为,未来如果不加强对氨排放管控,氨态氮在全球氮沉降中将占有更大比重。该研究为农业氨污染相关政策制定提供了重要的科学依据,这对实现《科伦坡宣言》目标,将全球氮素污染减半具有重要意义。(来源:中国科学报 温才妃 甘晓 法伊莎)

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2121998119

 
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