氮肥抑制剂在加拿大安大略省玉米生产中的应用：社会成本纳入对经济效益与环境效益的双重提升

为应对农业N2 O排放对气候变化的贡献，加拿大政府提出2030年农业氮肥温室气体减排30%的目标。本研究通过生物经济模型结合DNDC模拟，评估了尿素(UAN/urea)与硝化-脲酶双抑制剂在不同施氮量下的经济与环境效益。结果表明，抑制剂在特定天气条件、低氮量及社会成本考量下可提升收益，并减少UAN和尿素直接排放达33%与17.7%，为政策制定与农场实践提供科学依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，农业作为N₂
O（一氧化二氮）排放的主要人为来源，其减排潜力备受关注。N₂
O不仅是强效温室气体（全球增温潜势为CO₂
的273倍），还是破坏臭氧层的关键物质。加拿大作为《巴黎协定》签署国，承诺到2030年将农业氮肥相关的N₂
O排放减少30%，但实现这一目标面临挑战：一方面，氮肥是玉米等高产作物的必需投入；另一方面，传统施氮方式导致大量N₂
O通过直接排放和间接途径（如NH₃
挥发与NO₃
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淋溶）流失。更复杂的是，硝化抑制剂(NIs)和脲酶抑制剂(UIs)虽能减少排放，但其对产量和经济效益的影响尚不明确，且存在NH₃
与N₂
O的减排权衡。

为解决这一问题，加拿大农业与农业食品部等机构的研究团队以安大略省埃洛拉为研究区，通过整合生物物理与经济学模型，首次系统评估了双抑制剂在不同氮源(UAN/尿素)和施氮量(100–225 kg N/ha)下30年(1993–2022)的气候适应性表现。研究创新性地将社会成本纳入经济分析，揭示了抑制剂在政策激励下的潜在价值。相关成果发表于《Field Crops Research》。

研究采用三大关键技术：1) 基于DNDC v. CAN模型（专为加拿大寒温带气候开发）模拟玉米产量及N₂
O、NH₃
、NO₃
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的损失动态，模型通过Elora试验站3年田间数据校准验证；2) 经济最优化模型，以30年气象数据为背景，计算私有（农户利润）与社会（含N₂
O社会成本）最优决策；3) 敏感性分析，测试玉米价格±2–5%、氮肥与抑制剂成本±25–50%的波动影响。

研究结果
3.1 玉米产量
模型显示，抑制剂对UAN在低氮量(100–120 kg N/ha)下可提升产量约2%，但在高氮量或尿素中无显著影响。这一“左移效应”表明抑制剂通过优化氮素同步性提高利用效率，但受氮源物理形态（液体UAN更易与抑制剂混合）影响。

3.2 环境氮损失
双抑制剂使UAN的N₂
O减排33%（150 kg N/ha时），但对尿素仅17.7%，且效果随施氮量增加递减。意外的是，NH₃
挥发因硝化抑制而增加（尿素+40%），而NO₃
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淋溶在UAN高氮量下因“释放阀效应”反升。

3.3 经济效益
私有利润分析显示，仅2022年天气条件下UAN使用抑制剂盈利，而尿素在4个年份可行。但纳入80加元/t CO₂
e的社会成本后，UAN抑制剂使用率升至56.7%，N量降至124 kg N/ha；当碳价达266加元时，86.7%年份选择抑制剂。

结论与意义
该研究首次量化了社会成本对氮肥管理决策的调节作用：即使私有利润有限，抑制剂在碳定价政策下可成为减排关键工具。实践层面，建议优先在低氮量(≤120 kg N/ha)或预期增产2%的区域推广UAN+抑制剂组合；政策层面，需设计差异化补贴以抵消尿素抑制剂的高成本。研究为加拿大“农场气候行动基金”等政策提供了科学依据，也为全球农业碳中和路径提供了安大略范例。局限性在于未量化NH₃
对健康的潜在影响，未来需开展多目标优化研究。