欧洲氮盈余类型的情景分析揭示：仅减少20%化肥使用难以实现2030年欧盟绿色协议目标

本研究针对欧盟"从农场到餐桌"(F2F)战略中"2030年前将养分损失减半"的目标，通过构建1850-2019年欧洲氮(N)盈余百年数据集，识别出四种氮盈余类型区域。研究发现仅减少20%合成化肥(GD-F方案)仅能降低10-16%的氮盈余，而需配合43%化肥削减+4%粪肥削减(FAO-FM方案)及技术管理实践(TMP)改进，才可能实现30-45%的减排。研究发表在《Nature Food》，为欧盟制定区域差异化氮管理策略提供了重要依据。

　　

在欧洲广袤的农田上，一场关于氮元素的"世纪拉锯战"已持续百年。自20世纪中叶以来，合成化肥的广泛应用虽然大幅提升了作物产量，却也带来了藻类暴发、生物多样性丧失等环境问题。欧盟虽自1980年代起实施《硝酸盐指令》等政策，但水体生态系统仍饱受氮污染困扰。随着《欧洲绿色协议》的出台，"从农场到餐桌"(Farm to Fork, F2F)战略明确提出到2030年将养分损失减半的雄心目标，但这一目标究竟如何实现？不同农业区域又该如何制定差异化策略？

为回答这些问题，由Masooma Batool和Fanny J. Sarrazin领衔的研究团队在《Nature Food》发表了重要研究成果。研究团队首先构建了欧洲1850-2019年的氮收支百年数据集，空间分辨率达5弧分（约10公里）。通过自组织映射(SOM)聚类算法，将欧洲NUTS-2区域划分为四种典型类型：粪肥主导型(MAN)、化肥主导型(FERT)、混合型(MOD)和自然景观型(NAT)。研究采用"自上而下"的情景分析和"自下而上"的敏感性分析相结合的方法，评估了六种减排情景的效果，并引入技术管理实践(TMP)改进参数，通过单参数双曲线函数量化氮输出响应。

研究结果揭示出鲜明的时空格局。图1展示的百年演变轨迹显示，欧洲氮盈余经历了两个典型阶段：1940-1980年代的快速上升期（年均增长达45 kgN ha^-1）和1985年后的可持续集约化阶段。图2的空间聚类结果显示，荷兰、丹麦等西欧国家属于MAN类型，德国、法国等中欧国家属于FERT类型，而北欧国家则多属NAT类型。这些类型区对减排措施的响应差异显著：在GD-F情景（仅减少20%化肥）下，MAN类型区仅能实现10%的氮盈余削减，而FERT类型区可达16%。

研究团队通过图3展示的情景分析发现，要实现F2F目标需要更激进的措施。FAO-FM情景（化肥减43%+粪肥减4%）配合TMP改进，可使氮盈余减少30-45%，但即便如此，如图4所示，欧盟27国中也仅有4-5个国家（拉脱维亚、立陶宛等）能实现50%的减排目标。通过图5展示的"自下而上"分析进一步表明，在保持粪肥不变的情况下，MAN类型区需要100%的化肥削减才能达标，而FERT类型区也需要68%的削减。

这项研究的重要价值在于揭示了单一化肥减量策略的局限性。虽然TMP改进（如精准施肥、智能肥料等）能部分缓解减产压力，但要实现F2F目标仍需系统性的变革：在MAN类型区需要发展粪肥厌氧消化等先进管理技术；FERT类型区应推广豆科轮作等生态种植；而MOD类型区则需要综合应用多种措施。研究强调，未来政策制定必须考虑区域特异性，将结构调整（如膳食转型）、技术创新和循环农业实践相结合，才能实现环境效益与粮食安全的双赢。