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                    新聞公告 > 今日蘭大

                    蘭州大學資環院在農業氨排放和氮沉降研究中取得新進展

                    發布日期:2022-03-29

                    氨氣作為大氣中主要的堿性氣體,不僅是大氣細顆粒物PM2.5污染的重要推手,更是大氣氮沉降的重要貢獻源。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及農業氨排放如何影響全球氮沉降的時空格局尚不清楚。

                    針對上述問題,蘭州大學資源環境學院氮循環研究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(1980-2018年)的長記錄農業氨排放數據集。研究發現從1980年到2018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(圖1)。

                    圖1 全球農業氨排放的空間分布及其主要貢獻源

                    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。研究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%(圖2)。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。

                    圖2 氮肥過量使用對農業氨排放和氮沉降的貢獻

                    該研究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。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。

                    相關研究以“Exploring global changes in agricultural ammonia emissions and their contribution to nitrogen deposition since 1980”為題,于2022年3月28日在線發表在PNAS雜志(https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2121998119)。蘭州大學劉磊研究員為論文第一作者和通訊作者,中國農業大學劉學軍教授為共同通訊作者。該論文是研究團隊近五年關于農業氨排放與大氣氮沉降研究的集成性成果。本項研究是地理學、大氣科學、生態學等多學科交叉合作的成功嘗試,對認識大氣氮沉降的時空格局和農業氨排放的相互關聯具有重要的學術價值。研究工作得到國家重點研發計劃(2017YFC0210100和2017YFD0200101)、國家自然科學基金項目(42001347、41471343、41425007、41705130和41922037)、蘭州大學中央高校自由探索項目和中國農業大學高水平團隊建設項目的資助。

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

                    來源:資源環境學院

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