6月6日，浙江大學環境與資源學院谷保靜為論文唯一通訊作者在全球頂級期刊《Science》上發表題為“Integrated carbon and nitrogen management for cost-effective environmental policies in China”的研究論文，論文第一作者是浙江大學環境與資源學院博士研究生徐欣。浙江大學為第一完成單位。

浙江大學團隊基于人類-自然耦合系統（CHANS）碳氮耦合模型，定量追溯了碳氮元素在土壤、水體、大氣以及各行業部門之間的流轉，全面解析了中國生態系統與人類活動中的碳氮交互機制，提出了可以大幅降低單位減排成本，帶來氣候、健康、生態等多重收益的綜合管理策略。

碳和氮是生物地球化學循環中的兩大關鍵元素，對自然生態系統和人類社會都具有至關重要的作用。在自然生態系統中，碳氮交互作用影響土壤健康、植物生長和生物多樣性；在人類社會中，工業燃燒和農業施肥等人為活動導致碳氮過量排放，引發大氣污染、酸雨、富營養化和溫室效應等環境問題。隨著城市化和工業化進程推進，碳氮排放量急劇增加，超出了地球的安全承載能力。長期以來，覆蓋多界面（如空氣、土壤和水體）和跨部門（如工業、農業和林業）的動態碳氮綜合管理很大程度上未得到全面探索。

歷經十年攻關，浙江大學環境與資源學院谷保靜團隊，圍繞人類與自然交互系統中的碳氮循環機制，整合逾6000條碳氮流，在原有CHANS氮循環模型（Gu

et al

圖1. 中國碳氮排放及碳氮比的歷史時空特征

研究顯示，過去40年間，中國的氮損失（包括大氣和水體排放）增加了2.3倍，而碳排放激增6.5倍。1980至2000年間，碳氮排放的比例穩定在35~44（圖1）；而進入21世紀后，盡管氮排放得到一定程度控制，碳排放仍持續增長，碳氮排放比翻了三倍，2020年達到了119，反映出中國快速發展過程中碳氮管理的嚴重失衡。盡管“碳施肥效應”有所增強，但長期碳氮輸入的不平衡可能限制生態系統對溫室氣體的凈吸收潛力，凸顯了綜合碳氮管理的必要性。

本研究在大量田間實驗和文獻調研的基礎上，確定了一系列適用中國的碳氮減排措施組合，并利用CHANS-CN模型，模擬了不同未來管理情景下的碳氮排放趨勢與耦合強度。情景設計包括常規發展（BAU）、單獨碳減排（CNS）、單獨氮減排（NRS），和碳氮綜合管理（COM）。研究揭示，在COM情景下，到2060年，中國將減少91%的碳排放和74%的氮排放（相較BAU），基本達到國家碳氮環境治理目標，同時使碳氮排放比恢復至歷史穩定水平（圖2）。

圖2. 2020-2060年不同排放管理情景下的碳氮排放及碳氮比

在成本收益方面，綜合管理展現出顯著優勢。至2060年，實施COM方案的措施實施總成本為4,240億美元，而由此產生的社會效益（包括人類健康、生態效益和氣候效益）將達到1.8萬億美元，超過成本的四倍。研究還指出，若將碳氮分別管理，2060年的單位減排成本將為每千克CNIeq5.0美元；而采取協同管理策略，該成本僅為每千克CNIeq3.1美元，降低了37%，凸顯其更高的經濟可行性與政策效益（圖3）。

圖3. 不同排放管理情景下子系統的成本效益分析

碳氮綜合管理可有效協調生產過程與中國的自然和社會經濟條件，推動碳排放和氮污染的有序控制。研究強調，鑒于自然資源和經濟限制的區域差異，應根據不同的時間和區域定制措施組合及其減排優先事項。子系統之間相互作用的復雜性需要采取整體視角來確保跨越整個產業鏈的綜合行動。除了技術措施，碳氮綜合管理也為基于自然的解決方案提供了理論依據。未來的研究方向應聚焦于增強多生態系統服務的協同效益，并將氣候變化等外部因素納入區域碳氮模型，以制定更加靈活、分層次的環境治理政策。

編輯、審核：大可

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