刘学军：农业氨排放特征与减排建议

“氨气在大气雾霾事件中起着重要的推手作用，而农业生产中种植业和畜牧业的排放是大气中氨的主要来源。”长期从事大气沉降、农田氮循环以及土壤酸化定量化研究的刘学军教授认为，减少农业氨排放，是治理雾霾的有效途径。

农业氨排放特征与控制因素

“农业排放特征及强化治理方案”（DQGG0208）是由刘学军教授牵头主持，由中国农业大学、北京大学、中国农科院环发所、中科院大气物理所、北京林业大学、中国农业农村部规划设计院等17家科研单位参与的“2+26”城市大气重污染治理攻关项目，该研究的一个重要内容就是回答农业氨排放特征、对PM2.5贡献及其减排潜力等科学问题，提出可行的综合管控方案。

在研究中，刘学军教授团队对我国的氨排放情况进行了全面的排查和摸底，发现在1980−2018年间，氨排放总量呈现先持续增长，随后平稳下降的态势。其中，1980−1996年间，氨排放总量由585万吨增长至1118万吨，增幅近一倍。随后逐年下降，到2018年降为990万吨。畜禽养殖业是我国氨排放最大的贡献源（约55%），其次是化学氮肥的施用（约30%），两者的氨排放量占到排放总量的80-90%。

与此同时，氨排放呈现出比较明显的区域差异。氨排放量高的区域主要集中在河南省（占总量13%）、山东省（9%）和河北省（8%），上述省份均为中国重要的农业产区。化肥氨排放率最高的地区集中在我国华北平原和四川省东部，排放强度可达2000千克/平方公里。畜牧业氨排放强度较高地区包括华北、东北平原、四川东部以及新疆西北部，这些地区也是我国畜禽养殖业较为发达的地区。可见，京津冀及周边地区（河南和山东）是我国氨排放强度最高的区域之一。

在深入调查中，刘学军教授发现氨排放量受到不同农作物施肥时间和环境温度变化等影响呈现明显的季节差异，高温能促进化肥和畜禽粪便铵态氮的挥发，使得氨排放整体呈现出夏季高冬季低的特点。

氨减排的可行性和管理建议

由于氨对PM2.5形成、生物多样性降低、土壤酸化等环境问题具有重要的影响，对人为源氨（特别是农业源氨）排放制订较为明确的控制目标和管理措施是控制氨排放总量的有效手段。美国和欧洲已经制定了相关的管理措施，效果较为显著。

我国农业源氨大量排放驱动因素较为复杂，刘学军团队通过现场调研和文献整合分析，重点对我国种植业和养殖业氨排放途径、时空分布特点及其贡献率进行了梳理与总结，初步提出来针对我国农业氨排放管理的建议：

1.建立和完善农业氨排放管理技术指南，纳入到生产技术规程中

种植业方面，加强对科学施肥的指导、避免过量施用氮肥是从源头控制种植业氨排放的重要措施，此外，尿素取代碳铵、添加脲酶抑制剂、改性硝态氮肥、氮肥深施等技术是经广泛验证、行之有效的控氨措施，结合费效分析，选取适宜施肥技术，纳入到地区主要类型种植业的技术规程中。养殖业方面，宜在推广应用低蛋白含量的饲料品种基础上，进一步加强畜禽养殖管理环节的规范化，结合费效分析，可将粪尿快速分离技术、垫料添加、有机物覆盖、酸化等养殖场粪污管理技术，以及条施、混施和注射施用等有机肥优化施用技术纳入到养殖场环评、建设、验收等标准、规范、管理办法和条例中。通过政府引导、鼓励和监督相结合，实现种植业和养殖业氨减排技术的大范围推广与实施。

2.加强畜禽粪尿的减量、浓缩处理，减小不同类型有机肥的差异

打通种植业和养殖业的养分流通阻碍，推动农牧结合即种养一体化，实现有机肥替代化肥是降低农业系统氮素存量、控制氨挥发的重要途径。建议通过加强畜禽粪尿的减量、浓缩等加工处理，既可以大幅增加有机肥的辐射发散距离和农户的施用意愿，也降低不同类型有机肥养分有效性等方面差异，更好的实现有机肥替代化肥，提高养殖业粪污氮素的利用。

3.加强农业机械研究，弥补液态有机肥施用技术缺乏的短板

液态有机肥可通过条施、混施和注射施用等方式大幅降低氨排放，但受此类施肥机械小型化不足等影响，液态有机肥田间施用难，氨挥发严重，已成为影响种植业和养殖业间养分循环的巨大短板，因此，通过资助和补贴以加强液态有机肥施肥机械研制和推广具有重要的意义。

4.优化区域布局，实现种植业和养殖业空间耦合

政府可充分利用补贴、减税等经济手段和排污许可等环保手段，推动种植业和畜牧业空间分布上的耦合，增加直接还田利用比例，降低养殖业粪污存储时间，减少粪尿加工和储藏过程中氨挥发和有机肥运输距离，既提高效率又可降低成本。

5.制定短期和长期氨排放控制目标，实现分阶段减排目标

鉴于我国农业体量大但户均小而散的特点，氨排放的短期目标应以应急管理为主，可根据空气质量预警情况，严格控制养殖场等氨排放速率高的农业源的粪尿清除、堆肥的翻堆、农田施用等活动，鼓励增加饲舍水冲频率、存储粪尿的覆盖、加强开放养殖场的喷淋等，以实现短期的氨排放控制。中长期目标以氨排放总量控制为主，从技术角度来看到2030年实现农业氨减排20-30%（与2015年相比）是可以实现的，不仅可以有效控制PM2.5污染而且可以避免酸雨的反弹。

由于氨排放对雾霾影响的复杂性，以及由于城市环境中氨气来源多样（交通、燃煤、污水、土壤、垃圾场等），未来需要开展大量的排放源15N同位素特征值测定，进一步精细化约束同位素质量平衡模型，解析铵盐来源的重要行业和贡献。

另外，对于氨气浓度测量，需要开展多种测量技术平行比对，确定测量数据不确定性的主要范围和误差来源及融合手段，为评估氨气的影响提供扎实的基础数据资料。