近日，草業與草原學院青年教師崔曉慶與北京大學等單位合作，受Cell子刊《One Earth》（一區，IF = 16.2）的邀請撰寫“The global potential for mitigating nitrous oxide emissions from croplands”為題的綜述文章，詳細闡述農田N2O的產生和釋放機制、排放時空趨勢、減排潛力和熱點，以及未來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。為了滿足全球人口增長帶來的糧食需求增加，預計到2030年N2O排放量還將增加35-60%，因此，亟需在保持作物產量的同時減少農田土壤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）。在不減產情況下，基于氮肥優化、灌溉改良、人類膳食結構調整等措施組合可實現全球農田氧化亞氮減排61%（0.7 Tg N2O-N），其中優化氮肥施用策略（減量、調類型、調深度、調次數）貢獻了86%的減排潛力。從區域分布和作物類型來看，超過五分之四（81%）的減排潛力來自南亞、中國、歐盟、其他美洲國家、美國和東南亞；超過四分之三（63%）的全球減排潛力可通過玉米（22%）、蔬菜和水果（16%）、小麥（13%）和水稻（12%）實現（圖2）。
圖2全球農田土壤氧化亞氮減排潛力
此外，研究進一步指出農田土壤N2O減排潛力評估方面的未來研究方向。在科學研究方面，亟需增加N2O聯網觀測和控制試驗、完善過程模型結構、提高輸入數據的精度和時空分辨率、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，需從傳統的以生產為重點的氮政策轉向考慮氮污染環境成本的氮政策，將減緩N2O排放與解決農業氮過剩問題結合起來。
該綜述綜合了目前高時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化施肥、優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減排提供了科學指導，也為未來農田土壤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基金委員會青年基金（42207378）等項目的資助。
