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          治理氮素“吸收不良”,科學(xué)家開出減排增效良方 全球觀焦點

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          日期:2023-01-09 07:37:11    來源:科技日報    

          洪恒飛?吳雅蘭?科技日報記者?江耘

          氮肥是農(nóng)田的主要營養(yǎng)來源之一,但好比人的腸胃功能不佳,農(nóng)田對氮肥的消化吸收也存在“補不進(jìn)去”的問題。流失到環(huán)境中的氮素,會導(dǎo)致氮素污染,進(jìn)而引發(fā)大氣污染、水體富營養(yǎng)化、土壤酸化等問題。


          (資料圖片僅供參考)

          1月5日,國際期刊《自然》刊登了浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院谷保靜教授、張秀明博士等與國內(nèi)外科研團隊的聯(lián)合研究成果。該研究篩選了全球現(xiàn)有可行的減排措施庫,并量化了若干措施減少氮素污染的潛力,并提出建立氮素信用系統(tǒng)來解決農(nóng)民支付氮素減排成本而全社會享受減排收益的錯配問題,從而幫助農(nóng)民有效實施氮素減排措施。

          算了一筆賬:將11項氮素管理措施分級研究

          根據(jù)世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計,2020年全球農(nóng)業(yè)氮肥消費量高達(dá)1.13億噸,然而,氮素利用效率還不足50%。

          相對于工業(yè)和生活污染的點源排放,農(nóng)田污染屬于面源排放,同時涉及到全球數(shù)億個農(nóng)戶。控制氮素污染的管理措施,必須具備高效、通用、低成本等條件。

          基于全球現(xiàn)有可行的減排措施庫,科研人員通過對過去20年的1521個田間觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,研究確定了一組氮素減排方案,主要包括灌溉優(yōu)化、豆類輪作等11項氮素管理措施。

          根據(jù)不同減排措施在全球各地的實施障礙和費用的差別,科研人員將減排措施劃分為三個層級:第一層級主要是肥料改良、豆類作物輪作和建立農(nóng)田緩沖帶;第二層級是4R養(yǎng)分管理,即正確的施肥率、施肥類型、施肥時間和方式;第三層級是作物新品種的引進(jìn)、優(yōu)化灌溉與耕作方式。

          “通常來講,減排措施的層級越高,所需要的知識和額外投入也較多,農(nóng)民就越難采取該項措施。”谷保靜說。

          經(jīng)過模擬計算,研究團隊發(fā)現(xiàn),以2015年為基準(zhǔn),如果在全球農(nóng)田實施這些措施,每年可以多收獲1700萬噸作物氮,增長20%左右。同時,可減少2200萬噸氮肥使用量,即減少21%左右,減少2600萬噸氮素污染。這些變化可以帶來的總社會收益高達(dá)4760±1230億美元。

          “還需考慮這些減排措施的實施需要額外的設(shè)備、人工、材料和服務(wù)投入。”谷保靜說,由于氮素管理措施可以節(jié)約農(nóng)田氮肥的施用,抵消了44%的總減排成本,最終的凈實施成本約為190±50億美元,約占總社會收益的4%。

          提供政策參考:以氮素信用系統(tǒng)推動舉措落地

          僅從理論估算結(jié)果看,優(yōu)化農(nóng)田氮素管理帶來的社會效益遠(yuǎn)大于其實施成本。實際情況又當(dāng)如何?為了給政策制定提供參考,研究團隊探討了2020年—2050年不同層級措施組合下的農(nóng)田氮素投入、利用和流失情況。

          “我們估計,第一層級措施在全球范圍內(nèi)具有最大的應(yīng)用潛力,可以貢獻(xiàn)一半的農(nóng)田氮素減排潛力。節(jié)約肥料和豆類輪作可以節(jié)約施肥成本,加上作物增產(chǎn)帶來經(jīng)濟效益可以抵消措施的實施成本,為農(nóng)民提供凈經(jīng)濟效益。”論文共同通訊作者、浙大環(huán)境與資源學(xué)院徐建明教授說,盡管實施第二和第三層級減排措施對整個社會具有巨大的收益,但對農(nóng)民而言,需要付出高額成本,這會阻礙減排措施的落地。

          通過成本效益分析,研究團隊揭示了采取相關(guān)措施的潛在社會效益。如何通過政策來支持這些措施的實施,被認(rèn)為是一個開放的研究問題。

          減少氮污染是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可持續(xù)轉(zhuǎn)型的重要組成部分,需要全社會共同努力。研究團隊給出的對策是建立農(nóng)業(yè)氮素信用系統(tǒng)(NCS),從氮素優(yōu)化管理中受益的全社會各方來籌集財政預(yù)算,激勵、補貼實行最佳管理措施以減少污染和提高產(chǎn)量的農(nóng)民,減少氮素污染。

          “我們已經(jīng)證明改善農(nóng)業(yè)氮素管理的信用系統(tǒng)具有很大的潛力,但政策落地依然道阻且長,希望能夠通過耦合更多的環(huán)境目標(biāo)和政策工具,來實現(xiàn)農(nóng)田管理措施的落實。”谷保靜說。

          關(guān)鍵詞: 吸收不良

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