环境学院刘明旭、宋宇和朱彤揭示“减污降碳”政策中大幅降低活性氮排放会削弱陆地生态系统的碳汇能力

北京大学环境科学与工程学院刘明旭、宋宇、朱彤及合作者，通过对多个大气化学传输模型和陆地生态系统模型的集合模拟，探究了碳中和背景下活性氮减排对陆地生态系统碳-氮耦合的复杂影响。结果表明，当前至2060年，在化石能源替代和农业氮素控制的驱动下，我国陆地大气氮沉降将减少49–57%，主要集中在工业和农业活动密集的东部地区，其中，氧化性氮和还原性氮沉降每年分别减少360万...

　　

我国计划在2060年前实现碳中和目标，并提出“减污降碳”政策以达到改善空气质量和缓解气候变化的双赢。其间，将大幅减少人类化石燃烧排放的氮氧化物和养殖业与种植业排放的氨等活性氮物质。这将减少大气氮沉降，进而对陆地生态系统碳汇产生调控作用，并影响碳中和目标的实现。准确认识这种复杂的关联效应，可为未来制订更加合理的碳中和政策提供科学依据。

北京大学环境科学与工程学院刘明旭研究员、宋宇教授、朱彤教授及合作者，通过对多个大气化学传输模型和陆地生态系统模型的集合模拟，探究了碳中和背景下活性氮减排对陆地生态系统碳-氮耦合的复杂影响。结果表明，当前至2060年，在化石能源替代和农业氮素控制的驱动下，我国陆地大气氮沉降将减少49—57%，主要集中在工业和农业活动密集的东部地区，其中，氧化性氮和还原性氮沉降每年分别减少360万吨氮和230万吨氮。作为生态系统重要的外部氮输入来源，大气氮沉降的减少进一步影响土壤氮库，造成每年陆地自然植被氮吸收量下降达290万吨氮。该变化使得植被生长的氮限制作用加强，进而减弱其净初级生产力，最终导致我国陆地生态系统碳汇能力每年降低4900—5300万吨碳，占自然植被碳汇的16—20%（图1）。这种碳汇能力的削弱主要分布在我国森林生态系统。此外，研究还指出未来大气二氧化碳浓度和温度的上升，将使自然植被对氮沉降变化的响应更加显著。

图1. 大气氮沉降变化对净生态系统生产力（NEP）的影响

该研究表明，大气活性氮减排虽然有助于改善空气质量，但可能通过陆地碳-氮耦合作用削弱陆地植被的储碳能力，对碳中和目标起到“拖后腿”效应。因此，未来碳中和目标的实施进程中，需要细致考虑生态系统对人类活动的反馈效应，从而采取更有效的气候政策。

该工作近日以“Substantial nitrogen abatement accompanying decarbonization suppresses terrestrial carbon sinks in China”为题发表于Nature Communications上。2020级博士研究生尚芳（现为中国科学院大气物理研究所博士后）和刘明旭为共同第一作者，宋宇、朱彤和中山大学陆星劼副教授为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金项目的资助。