近日，草業(yè)與草原學(xué)院青年教師崔曉慶與北京大學(xué)等單位合作，受Cell子刊《One Earth》（一區，IF = 16.2）的邀請撰寫(xiě)“The global potential for mitigating nitrous oxide emissions from croplands”為題的綜述文章，詳細闡述農田N2O的產(chǎn)生和釋放機制、排放時(shí)空趨勢、減排潛力和熱點(diǎn)，以及未來(lái)的研究方向和政策建議。
氧化亞氮（N2O）是重要的溫室氣體，其中農田土壤是重要的N2O人為排放源，貢獻了全球人為N2O排放的三分之一。為了滿(mǎn)足全球人口增長(cháng)帶來(lái)的糧食需求增加，預計到2030年N2O排放量還將增加35-60%，因此，亟需在保持作物產(chǎn)量的同時(shí)減少農田土壤N2O的排放。然而，由于農田土壤N2O排放量的不確定性和減排措施的多樣性，全球尺度農田土壤N2O的綜合減排潛力并不清楚。
圖1 1961-2020年全球農田土壤氧化亞氮排放時(shí)空格局
基于高分辨率的農田管理數據集和最新的N2O排放模型，研究發(fā)現1961-2020年全球農田氧化亞氮排放量翻了兩番，達到每年1.2 Tg N2O-N （min: 1.1 Tg N2O-N; max: 1.7 Tg N2O-N）（圖1）。在不減產(chǎn)情況下，基于氮肥優(yōu)化、灌溉改良、人類(lèi)膳食結構調整等措施組合可實(shí)現全球農田氧化亞氮減排61%（0.7 Tg N2O-N），其中優(yōu)化氮肥施用策略（減量、調類(lèi)型、調深度、調次數）貢獻了86%的減排潛力。從區域分布和作物類(lèi)型來(lái)看，超過(guò)五分之四（81%）的減排潛力來(lái)自南亞、中國、歐盟、其他美洲國家、美國和東南亞；超過(guò)四分之三（63%）的全球減排潛力可通過(guò)玉米（22%）、蔬菜和水果（16%）、小麥（13%）和水稻（12%）實(shí)現（圖2）。
圖2全球農田土壤氧化亞氮減排潛力
此外，研究進(jìn)一步指出農田土壤N2O減排潛力評估方面的未來(lái)研究方向。在科學(xué)研究方面，亟需增加N2O聯(lián)網(wǎng)觀(guān)測和控制試驗、完善過(guò)程模型結構、提高輸入數據的精度和時(shí)空分辨率、強化基于費效分析的減排措施空間適用性、探索新的減排措施；在政策方面，需從傳統的以生產(chǎn)為重點(diǎn)的氮政策轉向考慮氮污染環(huán)境成本的氮政策，將減緩N2O排放與解決農業(yè)氮過(guò)剩問(wèn)題結合起來(lái)。
該綜述綜合了目前高時(shí)空分辨率的農田土壤N2O排放估算結果，并利用升尺度模型和多項整合分析結果量化優(yōu)化施肥、優(yōu)化灌溉和調整飲食結構等措施對農田土壤N2O減排潛力的貢獻，為全球農田土壤N2O減排提供了科學(xué)指導，也為未來(lái)農田土壤N2O減排研究指明了方向。
崔曉慶為論文第一作者，該研究得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì )青年基金（42207378）等項目的資助。
