强烈的人类活动向大气排放了大量的活性物质（如氮氧化物），经过物理传输、化学转化后，这些活性物质又以干湿沉降的方式进入地表，影响生态系统结构和功能，是一种潜在的系统性的生态环境风险。长期以来，北美、欧洲、东亚地区被认为是全球氮沉降三大热点地区。随着世界工厂中心的转移和贸易全球化，氮沉降的全球格局可能正悄然发生变化。然而，由于全球氮沉降观测网络分布的不均衡和对全球氮沉降数据系统整编的欠缺，氮沉降新的动态格局还没有被追溯量化。
于贵瑞院士团队通过收集全球各大氮沉降网络共享数据，并增加了1390篇公开发表的文献数据，构建了一套覆盖全球且时间跨度为1980-2021年的氮沉降全组分数据库，包括27074条站点-年的湿沉降和27382条站点-年的干沉降观测数据，其是迄今为止数据量最为庞大、观测组分最为齐全、时空分布最为广泛的综合数据库。利用“人均GDP-氮排放活动因子-氮排放量-大气氮浓度-气象影响因子-氮沉降通量”的级联关系网络，研制了一套社会经济驱动、辅助气候参数修正、基于实际观测数据（地面+遥感）的氮沉降机器学习模型，精确刻画了2008-2020年全球0.125°的高分辨率氮沉降空间格局。
研究发现，2020年全球陆地氮沉降量为92.7 Tg N。总氮沉降初始增加，2015年达到峰值后趋于稳定。低纬和中纬发展中国家成为新的沉降热点区。人均国内生产总值与全球氮沉降动态演变高度非线性相关，且铵态氮沉降峰值高于且出现得早于硝态氮沉降。研究强调需要制定农业和工业协调发展的政策，促进发展中国家更早实现氮达峰或者低氮达峰，并加强对发达国家NH3排放热点的治理措施。
图1 全球氮沉降的时空格局
图2 氮沉降的区域动态演变（1980-2020）
图3 2008-2020年发展中国家和发达国家氮沉降的变化趋势
图 4 氮沉降和人均GDP的关系
本研究首次基于长期观测数据追溯量化了全球氮沉降的新格局，打破了对氮沉降热点及演变态势的传统认知，构建了一套独立于大气传输模型模拟产品的氮沉降数据库，为系统认知全球氮沉降及其生态效应奠定基础。
上述研究成果以“Changing patterns of global nitrogen deposition driven by socio-economic development”为题，于2025年1月在线发表于国际学术期刊Nature Communications。中国科学院地理科学与资源研究所朱剑兴副研究员和河北农业大学贾彦龙副教授为论文第一作者，于贵瑞院士为通讯作者。地理资源所王秋凤研究员、陈智研究员、何洪林研究员、东北林业大学何念鹏教授、沈阳农业大学朱先进副教授、天津大学李攀博士、中国农业大学张福锁院士、刘学军教授、英国洛桑实验站Keith Goulding教授、英国生态与水文研究中心David Fowler教授、斯坦福大学Peter Vitousek教授参与该研究工作。该项研究得到国家自然科学基金委基础科学中心项目、青年基金、面上基金以及中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划（YSBR-037）等项目资助，特此致谢！
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55606-y