开门红！2023年浙江大学首篇Nature

　　农田是全球氮污染的主要来源。减轻全球农田氮污染是一项巨大的挑战，因为数百万农场的非点源污染的性质，以及实施减少污染措施的制约因素，例如缺乏财政资源和农民的氮管理知识有限。

　　2023年1月4日，浙江大学徐建明及谷保静共同通讯在Nature 在线发表题为“Cost-effective mitigation of nitrogen pollution from global croplands”的研究论文，该研究综合了全球1521个现场观测数据，并确定了11项关键措施，这些措施可以将农田向空气和水中的氮损失减少30-70%，同时将作物产量和氮利用效率(NUE)分别提高10-30%和10-80%。

　　总体而言，在考虑的基准年2015年，全球农田采用这一揽子措施将使作物氮产量增加17±3tg (1012 g)(增加20%)，氮肥使用量减少22±4tg(减少21%)，对环境的氮污染减少26±5tg(减少32%)。这些变化可为全球粮食供应、人类健康、生态系统和气候带来4776±1230亿美元的社会效益，而净缓解成本仅为190±50亿美元，其中150±40亿美元的化肥节省抵消了总缓解成本的44%。为了在未来减轻农田氮污染，可以实施氮信用系统(NCS)等创新政策，以选择、激励并在必要时补贴这些措施的采用。

　　养活不断增长和日益富裕的全球人口对粮食和动物饲料生产造成巨大压力。为了增加粮食和饲料供应，集约化农业使用了越来越多的氮肥和粪肥。然而，农田氮素投入的一半以上流失到空气和水中，接近全球每年使用的化学氮肥总量120 Tg，导致严重的空气污染(特别是细颗粒物PM2.5)、水污染(特别是富营养化)、土壤酸化、气候变化、平流层臭氧消耗和生物多样性丧失。因此，减少农田氮素损失不仅可以增加化肥需求减少带来的直接经济回报，还可以改善人类健康和生态系统服务，减少气候变化。

　　减轻农田氮素污染已引起全球关注。已经制定了最佳管理实践，例如4R营养管理(正确的肥料类型、正确的数量、正确的位置和正确的时间)和土壤测试，以精确地向土壤施肥。然而，由于许多限制因素，这些管理实践很少得到充分实施，例如最佳实践在地方范围内存在高度异质性，在某些情况下，农民的实施成本高(包括高资本和/或运营成本)。因此，该研究确定了一套最有效的农田氮素缓解措施，并估计了促进这些措施实施的成本和效益。

全球元分析样本点的地理分布和管理措施对农田氮素利用和损失的影响（图源自Nature ）

　　该研究首先通过全球元分析筛选了现有措施的表现，并量化了它们在减少全球农田氮素污染方面的潜力。然后该研究计算了这些措施的实施成本和社会效益。最后，该研究量化了在全球区域应用这些措施的后果，将措施分为三个层次，不同的实施挑战，从而影响其估计的区域适用性。

　　该研究综合了全球1521个现场观测数据，并确定了11项关键措施，这些措施可以将农田向空气和水中的氮损失减少30-70%，同时将作物产量和氮利用效率(NUE)分别提高10-30%和10-80%。

　　总体而言，在考虑的基准年2015年，全球农田采用这一揽子措施将使作物氮产量增加17±3tg (1012 g)(增加20%)，氮肥使用量减少22±4tg(减少21%)，对环境的氮污染减少26±5tg(减少32%)。这些变化可为全球粮食供应、人类健康、生态系统和气候带来4776±1230亿美元的社会效益，而净缓解成本仅为190±50亿美元，其中150±40亿美元的化肥节省抵消了总缓解成本的44%。为了在未来减轻农田氮污染，可以实施氮信用系统(NCS)等创新政策，以选择、激励并在必要时补贴这些措施的采用。