科研團隊在全球農田氨減排方面取得進展

圖 2018年全球三大糧食作物（水稻、小麥、玉米）農田氨排放因子（a，b，c）與排放強度（d，e，f）的高分辨率（5弧分×5弧分）數據成果

　　在國家自然科學基金項目（批準號：42325702、42277086、42321004）等資助下，南方科技大學鄭一教授、徐鵬助理教授團隊，聯合香港科技大學、北京大學、康奈爾大學等單位學者，在全球農田氨排放定量計算與管理調控方面取得新進展。成果以“面向全球農田氨減排的肥料管理（Fertilizer management for global ammonia emission reduction）”為題，于2024年1月31日在線發表于《自然》（Nature）雜志。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07020-z。

　　氨是主要大氣污染物之一，對于霧霾的形成起重要作用。農田排放是氨的首要人為源，且主要來自水稻、小麥、玉米三大糧食作物種植。在糧食需求不斷增加的壓力下削減農田氨排放是全球可持續發展面臨的難題之一。受自然與人為因素的綜合影響，農田氨排放的強度存在顯著的空間差異，尚缺乏全球范圍的高分辨率數據，導致全球農田氨排放總量不清、減排潛力不明，阻礙了世界各國的減排工作。

　　研究團隊收集整理了全球2775個站點年（site-year）的氨排放率田間觀測數據，成功訓練和驗證了隨機森林機器學習模型，完成歷史基準（2018年）與氣候變化情景下的全球高分辨率模擬，產出5弧分（約10 km）網格尺度的全球農田氨排放數據集。研究表明，2018年，全球水稻、小麥和玉米種植的氨排放總量為4.3 Tg N，三大作物分別貢獻41%、30%和29%。這一新估計顯著低于以往，主要原因是之前研究未全面、細致考慮肥料管理措施對排放因子的影響。研究表明，高效肥選用、深施等肥料管理措施具有顯著的減排效應，但也受當地氣候、土壤、水文、作物類型等多方面因素的復雜影響，凸顯因地制宜進行農田肥料管理的重要性。在基準情景下，通過優化農田肥料管理，全球三大作物最高可實現1.6 Tg N的減排量（減排38%），小麥、玉米和水稻分別貢獻26%、27%和47%的減排量。由于氣候變暖，未來農田氨排放將進一步加劇。機器學習模型預測，在SSP1-2.6和SSP5-8.5排放情景下，2030-2060年間全球農田氨排放總量將分別增加4.0%和5.5%。不過，優化農田肥料管理的減氨潛力僅需兌現15%即可抵消這部分增量。

　　這項研究給出了全球農田氨排放的高清圖景，識別了排放熱點區域和減排優先路徑，為世界各國制定相關的農業、環保政策提供了關鍵科學依據。研究還指出，當前全球的農田氨減排實踐面臨著經濟成本高、農業集約化程度不足等重要障礙。研究成果對于防治霧霾、保障糧食安全具有重要意義，也展示了大數據與人工智能支撐可持續發展目標（包括“零饑餓”“良好健康和福祉”“應對氣候變化”等）達成的巨大潛力。