氮肥是農田的主要營養來源之一，但好比人的腸胃功能不佳，農田對氮肥的消化吸收也存在“補不進去”的問題。流失到環境中的氮素，會導致氮素污染，進而引發大氣污染、水體富營養化、土壤酸化、生物多樣性減少等問題，引起學者關注。

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科研團隊研究確定一組氮素減排方案，主要包括灌溉優化、豆類輪作等11項氮素管理措施，并進行分級估測。受訪團隊供圖

1月5日，國際期刊《自然》刊登了浙江大學環境與資源學院谷保靜教授、張秀明博士等與國內外科研團隊的聯合研究成果。該研究篩選了全球現有可行的減排措施庫，量化了它們在2015年的全球農田中實施減少氮素污染的潛力，并提出建立氮素信用系統來解決農民支付氮素減排成本而全社會享受減排收益的錯配問題，從而幫助農民有效實施氮素減排措施。

論文評審專家認為，本研究將全球田間實驗與多模型模擬結合起來，實現了跨尺度整合分析，同時強調社會經濟方面的激勵機制，對推動全球農業可持續發展具有重要意義。

算了一筆大賬：11項氮素管理措施可分為三個層級

根據世界糧農組織(FAO)統計，2020年全球農業氮肥消費量高達1.13億噸，再加上有機肥和生物固氮等，農田氮輸入總量可達1.9億噸，然而，氮素利用效率還不足50%。

相對于工業和生活污染的點源排放，農田污染屬于面源排放，涉及全球數億農戶。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個田間觀測數據進行綜合分析，研究確定了一組氮素減排方案，主要包括灌溉優化、豆類輪作等11項氮素管理措施。

根據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田緩沖帶;第二層級是4R養分管理，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、優化灌溉與耕作方式。

“通常來講，措施的層級越高，所需要的知識和額外投入也較多，農民就越難采取該項措施。”谷保靜說，總體而言，這些措施能有效減少總氮損失30%~70%，同時分別提高作物產量10%~30%和氮素利用效率10%~80%。

經過模擬計算，研究團隊發現，以2015年為基準，如果在全球農田實施這些措施，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4760±1230億美元。

“這些減排措施的實施需要額外的設備、人工、材料和服務投入，估算下來，總實施成本約為340±90億美元。”谷保靜說，由于氮素管理措施可以節約農田氮肥的施用而減少150±40億美元的化肥成本，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：以農業氮素信用系統推動舉措落地

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

“根據我們估計，第一層級措施在全球范圍內具有最大的應用潛力，可以貢獻一半的農田氮素減排潛力。由于節約肥料和豆類輪作可以節約施肥成本，加上作物增產帶來經濟效益可以抵消措施的實施成本，為農民提供凈經濟效益。”論文共同通訊作者、浙大環境與資源學院徐建明教授說，盡管實施第二層級和第三層級的措施對整個社會具有巨大的收益，但對農民而言，需要付出高額的實施成本，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，以實現多贏，被認為是一個開放的研究問題。

研究團隊給出的對策是將減排成本社會化，并提供農民獲得資金支持的途徑，即農業氮素信用系統(NCS)，從氮素優化管理中受益的全社會各方來籌集財政預算，激勵、補貼實行最佳管理措施以減少污染和提高產量的農民，減少氮素污染。

谷保靜解釋說，許多國家普遍使用農業補貼來維持間接有利于糧食安全和環境的農業實踐。如果能夠明確界定實施成本和效益，就可以在國家或地方范圍內實施農業氮素信用系統(NCS)制度。

減少氮污染是農業系統可持續轉型的重要組成部分，需要全社會共同努力。“我們已經證明改善農業氮素管理的氮素信用系統具有很大潛力，但政策落地依然道阻且長，希望能夠通過耦合更多的環境目標和政策工具，來實現農田管理措施的落實。”谷保靜說。

關鍵詞： 社會效益 主要包括 經濟效益