浙江大学徐建明教授和谷保静研究员团队提出，温暖干旱的气候对澳大利亚国家氮循环具有重要影响，促使活性氮向大气而非水体中排放，加剧了大气氮污染。相关成果以“The warming climate aggravates atmospheric nitrogen pollution in Australia”为题发表在Research（Research，Volume2021|Article ID9804583|https://doi.org/10.34133/2021/9804583）。
研究背景
工业时代以来，进入陆地生态系统的人为氮流（N）已经增加了三倍。作为全球领先的农产品出口国，澳大利亚具有发达的畜牧业和种植业，共养殖牛羊近一亿头，农田氮肥施用量也不断增长。大量农业氮素流失对大气和水体生态环境造成潜在危害，但完善的国家尺度氮排放清单未见报道。同时，澳大利亚干旱、温暖的气候对国家尺度上氮循环和环境氮污染造成的影响也依然未知。本文基于人类-自然耦合模型（CHANS model），编写澳大利亚国家尺度上氮排放清单，同时探究气候对氮循环的影响。
研究进展
研究发现，澳大利亚大气活性氮排放从1961年的1.23Tg N增加至2013年的2.06Tg N。由于温暖干旱气候加剧了活性氮（Nr）挥发，降低径流量，澳大利亚排放至大气与水体中的活性氮比值为1.6（图1），远高于世界其他国家和地区。
图1. 2013年澳大利亚大气和水体氮排放（Tg N yr-1）。ER：排放比值。
维多利亚州的牲畜排放和大城市工业排放分别是氨（NH3）和氮氧化物（NOx）的主要来源（图2）。
a NH3排放；b模拟NH3大气柱浓度；c卫星观测NH3大气柱浓度；d NOx排放；e模拟NOx大气柱浓度；f卫星观测NOx大气柱浓度；g N2O排放；h模拟地面PM2.5浓度；i模拟氮沉降。
图2 2013年澳大利亚大气活性氮排放分布图
大气氮污染导致每年46亿美元的健康损失，同时降低了澳大利亚畜牧业生产效率和经济效益。相关性分析表明，澳大利亚环境氮排放与经济发展仍然高度耦合。如何在发展的同时降低氮排放，缓解氮污染，是影响澳大利亚可持续发展的重要问题之一。
未来展望
随着气候变化，未来澳大利亚平均气温将持续增加，加剧大气污染。有效的氮素管理和用地措施可降低相关过程氮排放，尤其是农业，如改善牲畜饲料，改进废弃物管理系统等。国家政府也需出台相关政策关注氮减排，提升空气质量，保障人体健康，同时降低氮污染对生态系统的影响，包括大堡礁等明星区域。本研究不仅对澳大利亚氮循环具有一定意义，也为世界上其他干旱炎热地区的氮素管理措施提供参考。
作者简介
徐建明，浙江大学求是特聘教授、博士生导师。长期从事土壤化学与生物化学、土壤污染控制与修复、环境质量与食物安全、生物地球化学过程等领域的教学和研究工作，主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金创新研究群体以及重点和国际合作重点项目、国家973项目课题、科技部国际合作重点项目、国家重大科技专项等各类纵向科研项目40余项，在The ISME Journal、Microbiome、Global Change Biology、Research、Nature Food、Soil Biology & Biochemistry、Environmental Microbiology、Environmental Science & Technology等国际学术刊物发表论文330余篇。担任Research、Biogeosciences、Critical Reviews in Environmental Science and Technology等期刊编委。
谷保静，浙江大学环境与资源学院研究员。浙江省杰出青年基金获得者、国家优秀青年基金获得者。主要从事资源与环境管理领域的交叉研究，在大尺度氮循环模型构建、资源环境效应评估、成本收益分析及其政策调控等方面取得了一些研究成果。在国内外期刊上发表论文80余篇，其中SCI/SSCI收录60余篇，包括Nature、PNAS、Nature Sustainability、Nature Communications、Nature Food等期刊。近年来主持国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、澳大利亚国家科学基金、联合国环境署基金、英国牛顿基金等科研项目多项。担任国际氮素促进会(INI)亚洲区工作委员会成员，国际氮素管理系统(INMS)课题组长，中国土壤学会氮素工作组委员，Environmental Science and Pollution Research编辑，The Innovation编辑。
原文刊载于【Research科学研究】公众号
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