3月28日，国际著名综合学术期刊《美国科学院院刊》（PNAS, Proceedings of The National Academy of Sciences of the United States of America）发表了中国农业大学资源与环境学院刘学军教授团队与兰州大学等科研院所合作的文章《探索1980年以来全球农业氨排放变化及其对氮沉降的贡献》(Exploring global changes in agricultural ammonia emissions and their contribution to nitrogen deposition since 1980) 。该研究首次量化了全球主要作物和动物对农业氨排放的贡献，找到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。
氮肥是农业高产的重要物质基础，氮肥不合理施用引起的氨排放则会引起空气质量下降和大气氮沉降升高带来的环境污染与健康风险。因此，合理施肥减少农业氨排放损失至关重要。然而，在全球农业系统中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？对这些问题的回答直接关系到全球农业的可持续发展与绿色转型。
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针对上述问题，研究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（1980-2018年）的长记录农业氨排放数据集。研究发现，从1980年到2018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%。全球小麦、玉米、水稻三种主要作物和牛、鸡、羊、猪四种主要动物占氨排放总量的70%以上。
图1 全球农业氨排放的空间分布及其主要贡献源
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。研究发现，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。目前，全球大部分国家都尚未对氨排放进行严格管控。该系统性研究成果为认知全球氮沉降的长时间变化具有重要参考价值。
图2 氮肥施用对全球农业氨排放和氮沉降的贡献
此外，研究表明，未来世界各国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。
中国农业大学资源与环境学院教授刘学军和兰州大学研究员刘磊为论文共同通讯作者，副教授许稳为论文的第二作者。本项研究是农业资源与环境、地理学、大气科学、生态学和环境科学等多学科交叉合作的成功尝试，对认识大气氮沉降的时空格局和农业氨排放的相互关联具有重要学术价值，也有利于推进农业氨管控的全球共识。研究工作得到国家重点研发计划（2017YFC0210100和2017YFD0200101）、国家杰出青年基金（41425007）、国家自然科学基金（42001347、41471343、41705130和41922037）、兰州大学中央高校自由探索项目和中国农业大学高水平团队建设项目等的资助。
文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2121998119