中国科学院大学资环学院副教授 刘月仙：解密生态修复中的氧化亚氮（N2O）减排密码

本期人物：刘月仙

中国科学院大学资源与环境学院 副教授

丹麦哥本哈根大学生命学院  有机农业 哲学博士

农业农村部中国绿色食品专家咨询委员会 委员

中国有机技术专家工作组成员

研究方向：

石油烃污染盐碱地的生物修复

生态系统碳排放潜力估算

农产品质量安全研究

双碳领域研究：

丹麦食品农业与渔业部项目 有机农产品链环境风险影响评价：中国案例研究（2007-2010年）

国家重点研发计划 黄淮海地区畜禽养殖废弃物循环利用LCA分析（2017年）

国家重点研发计划 城市温室气体与大气污染物协同控制与监测评估联合研究（2023年）

［写在前面］

在“双碳”目标引领全球气候行动的当下，一场关于温室气体减排的科学探索正悄然聚焦于土壤深处的“微观战场”。3月7日，由中国科学院大学资源与环境学院、碳足迹国家创新联盟联合主办，北京绿林认证有限公司承办的“温室气体（GHGs）排放研讨会”在国科大成功举办。会上，中国科学院大学资源与环境学院副教授 刘月仙作了题为《生态系统N2O排放潜力的估算》的主题分享，聚焦于一种鲜为人知却影响深远的温室气体——氧化亚氮（N2O）。今天，我们以科学理性对话未来，解密生态修复中的氧化亚氮减排密码。

土壤作为人为排放的主要来源，贡献了全球约60%氧化亚氮。

Question 01：

问：您的分享聚焦于生态系统的氧化亚氮排放潜力估算，能否先谈谈，为何选择这一相对“冷门”的温室气体作为研究对象？

刘月仙教授：氧化亚氮并不“冷门”温室气体，只是相对于二氧化碳（CO2），公众关注度较低。然而，根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）报告，氧化亚氮的全球增温潜势（GWP）高达二氧化碳的约298倍，且在大气中寿命长达百年，其长期累积效应对气候治理构成严峻挑战。土壤是人为N2O排放的主要来源，约占全球人为排放总量的60%。在“双碳”目标下，除了控碳，协同减排其他温室气体同样至关重要。然而，当前温室气体研究多集中于二氧化碳，对氧化亚氮的排放机制、驱动因素及不同生态系统的差异性仍存在显著研究空白。我的研究正是针对这一领域的空白，旨在揭示N2O排放的关键机制及其生态环境调控作用，为生态系统修复提供全面的科学支撑。

Question 02：

问：您提到不同生态系统对氧化亚氮排放潜力的影响差异显著。能否解释下为何农田、湿地或沙地的排放潜力不同？

刘月仙教授：不同生态系统中土壤氧化亚氮排放潜力的差异，主要由微生物功能基因的分布、土壤理化性质及人为管理措施的综合驱动。基于对青海地区农田、湿地、沙地等多样化生态系统研究，通过宏基因组学技术和结构方程模型（SEM），揭示N2O排放的微生物学机制。在微生物层面，不同生态系统的功能基因丰度显著影响N2O的释放路径。

如果将生态系统比作“工厂”，土壤中的微生物就是生产线上的工人，而氮循环是它们的核心任务。农田犹如一条高效的流水线，频繁的施肥提供了大量原料（如铵态氮），促进微生物快速完成硝化反应，从而释放氧化亚氮；湿地则更像一个“低氧车间”，在缺氧环境下，微生物更倾向于将氮转化为氮气（N2），但在环境波动等不稳定条件下，可能导致部分N2O的逸散；沙地由于土壤贫瘠、微生物群落单一，整体N2O排放潜力较低。可以说，不同生态系统的“性格”决定了它们的N2O排放模式。

Question 03：

问：生态恢复氧化亚氮与碳汇增持的双减排路径，这对于生态修复和“双碳”目标有何实际指导意义？

刘月仙教授：生态修复需要科学设计精准化减排路径，针对不同生态系统特征，我们提出“特征化减排模式”，以实现氮素管理与温室气体减排的协同优化。例如，在农田生态系统中，通过秸秆还田、有机肥施用及保护性耕作提高土壤有机碳（SOC）含量，同时优化氮肥管理，以减少氨态氮流失，降低N2O排放；林地则需调节土壤pH值，控制硝态氮积累，增强氮素循环稳定性，减少N2O的非生物损失途径；湿地通过水位调控与SOC管理，抑制反硝化作用过程中N2O的逸散，提升湿地的净碳汇功能；沙地则需改善土壤盐碱化条件，提升有机碳水平，以增强微生物活性并减少N2O释放。通过量化不同生态系统的“特征化减排”路径，可为碳信用机制（如CDM项目）核算提供科学依据，推动生态修复在生物多样性保护与温室气体减排中的协同效益。

Question 04：

问：通过生态修复实现碳减排与碳汇的“双赢”中，企业可以从中找到哪些机遇？

刘月仙教授：土壤不仅是作物生长的根基，更是全球气候系统的重要“调节器”；生态修复不仅是“环境修复”，更是一种前瞻性的“气候投资”。例如，湿地恢复可通过调控水位抑制氧化亚氮排放，同时增强土壤固碳能力；草地轮牧能减少氮肥依赖，提升土壤有机碳（SOC）储量，促进氮素循环的稳定。这些措施不仅可纳入CCER（国家核证自愿减排量）等碳市场机制，还能为企业创造碳资产，通过碳交易或绿色品牌溢价转化为商业价值。未来，生态系统的“碳账本”将更加精细化，每一寸土地的气候贡献都将被清晰量化，为碳中和目标提供科学支撑。

［写在结尾］

减排不仅是技术革新，更是对生态规律的敬畏。当科学的力量渗透进土壤，“双碳”目标的实现愈渐清晰。在这场关于土壤深处“隐形温室气体”的探讨中，刘月仙副教授的研究揭开了氧化亚氮的神秘面纱。从农田到湿地，从微生物的“基因密码”到土壤的“气候账本”，人类对土壤的管理方式正悄然重塑地球的氮循环。在这片微观战场上，一场静默的绿色革命正在展开，最终，人类的智慧将决定这场没有硝烟的战争胜负。