3月28日，國際著名綜合學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院刊》（PNAS, Proceedings of The National Academy of Sciences of the United States of America）發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院劉學(xué)軍教授團(tuán)隊與蘭州大學(xué)等科研院所合作的文章《探索1980年以來全球農(nóng)業(yè)氨排放變化及其對氮沉降的貢獻(xiàn)》(Exploring global changes in agricultural ammonia emissions and their contribution to nitrogen deposition since 1980) 。該研究首次量化了全球主要作物和動物對農(nóng)業(yè)氨排放的貢獻(xiàn)，找到了目前農(nóng)業(yè)系統(tǒng)氨的主要排放源，對準(zhǔn)確認(rèn)識全球農(nóng)業(yè)氨污染提供了重要數(shù)據(jù)支撐。

氮肥是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，氮肥不合理施用引起的氨排放則會引起空氣質(zhì)量下降和大氣氮沉降升高帶來的環(huán)境污染與健康風(fēng)險。因此，合理施肥減少農(nóng)業(yè)氨排放損失至關(guān)重要。然而，在全球農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中哪些作物或動物具有高氨排放潛力？農(nóng)業(yè)氨排放如何影響全球氮沉降的時空格局？對這些問題的回答直接關(guān)系到全球農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠色轉(zhuǎn)型。

文章標(biāo)題截圖

針對上述問題，研究團(tuán)隊基于多源地理空間數(shù)據(jù)（包括農(nóng)田施肥、畜牧業(yè)養(yǎng)殖、遙感活性氮濃度等）和區(qū)域統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立了自下而上的農(nóng)業(yè)氨排放計算方法，開發(fā)了全球近四十年（1980-2018年）的長記錄農(nóng)業(yè)氨排放數(shù)據(jù)集。研究發(fā)現(xiàn)，從1980年到2018年，全球農(nóng)業(yè)系統(tǒng)（包括農(nóng)田和畜牧業(yè)）氨排放量增加了78%，其中農(nóng)田氨排放量增加了128%，畜牧業(yè)氨排放量增加了45%。全球小麥、玉米、水稻三種主要作物和牛、雞、羊、豬四種主要動物占氨排放總量的70%以上。

圖1 全球農(nóng)業(yè)氨排放的空間分布及其主要貢獻(xiàn)源

研究團(tuán)隊基于構(gòu)建的長時序農(nóng)業(yè)氨排放數(shù)據(jù)集，驅(qū)動了全球大氣化學(xué)模型GEOS-Chem，系統(tǒng)評估了全球1980年來農(nóng)業(yè)氨排放對氮沉降時空格局的影響。研究發(fā)現(xiàn)，歐盟是全球氨態(tài)氮沉降1980年來下降的唯一區(qū)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(nóng)業(yè)氨減排措施。目前，全球大部分國家都尚未對氨排放進(jìn)行嚴(yán)格管控。該系統(tǒng)性研究成果為認(rèn)知全球氮沉降的長時間變化具有重要參考價值。

圖2 氮肥施用對全球農(nóng)業(yè)氨排放和氮沉降的貢獻(xiàn)

此外，研究表明，未來世界各國如果不加強(qiáng)對氨排放管控，氨態(tài)氮在全球氮沉降中將占有更大比重。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授劉學(xué)軍和蘭州大學(xué)研究員劉磊為論文共同通訊作者，副教授許穩(wěn)為論文的第二作者。本項研究是農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、地理學(xué)、大氣科學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科交叉合作的成功嘗試，對認(rèn)識大氣氮沉降的時空格局和農(nóng)業(yè)氨排放的相互關(guān)聯(lián)具有重要學(xué)術(shù)價值，也有利于推進(jìn)農(nóng)業(yè)氨管控的全球共識。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2017YFC0210100和2017YFD0200101）、國家杰出青年基金（41425007）、國家自然科學(xué)基金（42001347、41471343、41705130和41922037）、蘭州大學(xué)中央高校自由探索項目和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)高水平團(tuán)隊建設(shè)項目等的資助。

文章鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2121998119