环境规划院大气所在Nature Food发文揭示中国农业系统氨与氧化亚氮管控的协同与拮抗效应
农业部门是人为源活性氮排放的主要来源，其排放经由“氮级联”效应对生态环境和气候系统造成广泛影响，是我国进一步推进减污降碳协同治理的重要领域。其中，氨（NH3）是大气细颗粒物（PM2.5）形成的重要前体物，而氧化亚氮（N2O）兼具长寿命温室气体与臭氧层消耗物质的双重特征。尽管NH3与N2O的来源相似，但二者在农业系统中的生成机制存在显著差异。政策驱动的管理措施可能改变活性氮成分在排放环节间的分配格局，进而对两种活性氮的排放产生不同影响。因此，系统厘清农业各环节NH3和N2O的排放特征及其对政策措施的响应机制，是推动农业减污降碳协同治理的重要科学基础。自2005年“测土配方施肥行动”推行以来，我国逐步构建起覆盖化肥施用、畜禽养殖和秸秆利用等领域的农业环境政策体系。然而，各类农业政策的减排效果及协同效应尚未得到系统量化，且影响政策协同减排效应的关键环节尚不明确。
针对上述问题，环境规划院（以下简称“我院”）大气所构建了集成高时空分辨率大气活性氮融合排放清单、措施级减排效应量化方法及协同度指标的农业减污降碳协同评估框架：通过将气象环境要素的时空异质性与环境管理技术演化纳入排放表征，实现了对农业系统不同生产环节活性氮排放的精细刻画；通过建立政策驱动的情景模拟框架，将农业政策分解为具体管理措施并映射至相应排放环节，实现对单一措施及组合减排效果的定量评估；进一步基于协同度指标（Synergy Index），量化农业政策在空气污染控制与气候变化缓解两个维度的协同拮抗效应，进而识别农业源减污降碳协同治理的关键路径与优化策略。本研究将空气污染控制与气候变化缓解纳入统一量化框架，实现了农业源NH3与N2O减排协同关系的系统刻画与对比评估，不仅揭示了不同政策措施减排效果的协同效应及其潜在拮抗机制，还识别了提升协同效应的关键治理路径，为协同减排措施的优化组合与路径设计提供方法支撑。本研究构建的长时序高分辨率大气活性氮融合排放清单也为系统评估农业减污降碳协同演化特征及其驱动机制提供了数据基础。
研究发现，中国农业环境政策对NH3和N2O的减排效应整体在2015年后实现了由拮抗向协同的转变。其中，化肥减量政策由于在2015年后有效控制氮肥施用总量，措施协同度较前一阶段跃升近6倍。然而，畜禽粪污管理与秸秆利用政策在国家尺度仍表现出拮抗特征。整体而言，畜禽粪污管理政策虽有效减少了N2O排放但在一定程度上增加了NH3排放。这一特征源于两种活性氮气体的排放因子对同一管控措施的响应方向与强度存在明显差异。秸秆综合利用政策虽然有效减少了露天焚烧产生的NH3排放，但其推动秸秆还田的同时可能小幅增加了部分NH3和N2O排放，导致整体上仍表现为拮抗效应。
图1 各项政策措施在不同地区对NH3与N2O减排的协同与拮抗效应
研究还发现，强化畜禽养殖全链条管理可扭转现有畜禽粪污管理政策对NH3和N2O减排的拮抗作用，并有望在短期内实现与化肥减量政策相当的措施协同度。畜禽养殖全链条管理涵盖源头饲养、粪污贮存处理和粪肥施用等关键环节，其中源头降低饲料粗蛋白水平对于提升协同度的贡献最大。另外，通过调整秸秆综合利用结构、提高离田利用比例，也可实现NH3和N2O协同减排。
图2 优化畜禽全链条管理与秸秆利用结构有效提升措施减排协同度
本研究的成果以“中国氨与氧化亚氮协同管控：政策的协同效益超越拮抗效应（Policy synergies outweigh trade-offs for NH3 and N2O co-control in China）”为题发表在《自然·食品》（Nature Food）。我院大气所博士生姜芳茗（与浙江大学联合培养）、温章副研究员为论文第一作者，我院大气所郑逸璇副研究员、浙江大学杨武研究员以及我院雷宇研究员为论文通讯作者。研究得到国家自然科学基金（42375191，42407157，22376179）以及中国科协青年人才托举工程的支持。
论文引用：Fangming Jiang, Zhang Wen, Yixuan Zheng, Zhulin Qi, Wenxin Cao, Yuxi Liu, Chuchu Chen, Yueyi Feng, Xuying Wang, Chenglin Yun, Wu Yang, Jinyu He, Wei Liu, Yamei Sun, Zechen Zhang, Jinsong Deng, Jinnan Wang, Yu Lei. Policy synergies outweigh trade-offs for NH3 and N2O co-control in China. Nature Food (2026). https://doi.org/10.1038/s43016-026-01368-3
原文链接：https://www.nature.com/articles/s43016-026-01368-3
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