中科院地理资源所于贵瑞院士团队Nature Communications｜揭示社会经济发展驱动的全球氮沉降新格局

文摘 2025-01-06 08:09 北京

本文主要研究了全球氮沉降模式的变化，通过构建全球氮沉降数据库，分析了1977-2021年全球氮沉降的现状、动态变化、区域模式及驱动因素，并探讨了其对全球氮管理的影响，具体内容如下：

1 研究背景

人类活动显著改变了地球的氮循环，全球活性氮排放增加，氮沉降对生态系统有重要影响，但过量输入会带来诸多危害。

全球氮沉降热点区域发生了变化，发展中国家相关研究数据不足，明确社会经济发展对氮沉降的驱动机制意义重大。

2 研究方法

数据收集：整合了来自中国湿沉降观测网络、全球监测网络及1390篇文献的氮沉降数据，构建了全球氮沉降数据库（MGND），包含站点名称、位置、监测时间等信息，涵盖湿沉降和干沉降数据。

辅助数据来源：获取了气象数据、人为污染物排放清单、卫星监测数据及社会经济数据等，用于辅助分析氮沉降的影响因素。

分析方法：分析主要国家和地区氮沉降的时间动态，采用线性或非线性方程拟合趋势，利用加权平均法计算全球均值；通过结构方程模型探索氮沉降的预测因子和影响路径；构建全球氮沉降网格数据集，将全球陆地分为荒野和人类改造区域分别估算氮沉降通量。

3 研究结果

3.1 2020 年全球氮沉降现状

2020年全球陆地平均总氮沉降量为7.0 kgNha^-1yr^-1，总氮输入约为92.7 TgN，空间上中低纬度较高，高纬度较低，非洲NHx沉降量较高。

3.2 1980-2020年全球氮沉降变化

全球陆地总氮沉降先增后稳并略降，NHx沉降增长快于NOy，二者比值先升后降，累积氮输入量与同期全球化肥使用量相当。

3.3 1980-2020年区域氮沉降动态

分为三种类型，发达国家（如北美、西欧等）氮沉降下降；中等收入国家（如中国、俄罗斯等）先增后稳或降；低收入国家（如南亚、东南亚等）显著增加。

3.4 2008-2020年全球氮沉降热点转移

全球氮沉降热点从发达国家向发展中国家转移，发展中国家总氮沉降增加，发达国家下降，非洲、西亚部分地区也有下降。

3.5 全球氮沉降的驱动因素

E_Nr等因素影响氮沉降，GDPpc 与氮沉降显著相关，符合环境库兹涅茨曲线（EKC）模型，农业和工业活动影响氮沉降峰值。

4 对全球氮管理的影响

氮沉降对生态系统碳循环等影响需研究，热点转移影响热带生态系统，不同国家R_NHx/NOy变化影响生态系统，发展中国家应重视农业减排技术。

5 不确定性分析

本研究氮沉降估计在合理范围，模型模拟结果较低可能因排放清单不确定性，全球观测站点分布不均引入偏差，需加强数据稀疏地区观测。

（水平有限，敬请指正）

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