氮素是生命体不可或缺的关键元素，也是现代国家粮食安全的基石。然而，在满足全球日益增长的食物和能源需求的同时，氮肥的过量使用以及化石能源使用过程中的排放已导致全球氮循环严重失衡，引发了一系列环境与健康危机。从局地的水体富营养化、土壤酸化，到区域性的PM2.5空气污染，再到全球性的气候变化与生物多样性丧失，氮素污染以其跨介质、跨尺度的复杂特性，成为当今世界最紧迫的环境挑战之一。在地球系统的九大安全边界中，氮循环失衡是最严重的领域之一，直接威胁到人类生存底线的安全。为应对此挑战，联合国环境规划署《科伦坡宣言》提出了全球氮素污染减半目标，以期将人类活动对氮循环的干扰重新拉回地球安全边界。然而，在氮素的安全利用上，人们往往容易陷入“保粮食”还是“保环境”的两难抉择，严重制约了区域可持续发展战略的有效落地。

　　我国氮素利用面临的结构性矛盾

　　我国是全球最大的氮肥生产国和消费国，全世界约30%的肥料均由我国生产和消费。在保障粮食安全取得巨大成就的同时，氮素利用及其生态环境效应领域正面临深刻的结构性矛盾，集中体现在三个方面。

　　一是效率与环境的失衡。自2015年国家启动化肥减量增效行动以来，我国氮肥利用率已从32%提升至2024年的43.3%，但距离60%的绿色发展目标仍有较大差距。这意味着大量投入的氮素未能被作物吸收利用，而是流失到环境中，一部分以氨气形式进入大气，加剧PM2.5污染；一部分通过径流进入水体，引发湖泊蓝藻暴发；还有一部分以氧化亚氮形式进入大气，成为强效温室气体。这种“投入高、流失高、效率低”的格局，使得氮素管理陷入保障产量与保护环境的两难困境。

　　二是氮素循环的断裂。我国氮素在种植、养殖、生活及工业等多个环节的循环利用水平均存在短板。作物秸秆有效还田率有待提升，大量含氮有机质未能有效返田；养殖粪污与农田消纳空间错位，有机肥资源难以就近利用，造成资源浪费与污染。同时，生活废水、固体废弃物中的含氮物质回收利用率偏低，工业与交通源排放的含氮废气也尚未实现规模化捕集与资源化。从废弃物到可再利用资源的氮素闭环尚未形成，大量活性氮流失至大气和水体中，既加剧了环境污染，也损失了潜在的养分资源价值。

　　三是氮素的多来源互作。长期以来，氮素污染治理的关注焦点集中在农业源，尤其是化肥施用。然而，氮素排放的来源远不止于此，而是涉及交通、工业、生活、自然等多过程、多界面的复杂互作。这些来源相互叠加、跨介质迁移，使氮素的环境归趋呈现出高度复杂的非线性特征。大气中的氨气和氮氧化物经过化学反应生成二次无机气溶胶，成为PM2.5的重要组成部分；而沉降到地表和水体的氮素又会进一步参与土壤和水生态系统的生物地球化学循环。这种多来源、多过程、多界面的相互作用，对传统的单一来源治理模式构成了严峻挑战。

　　影响氮素安全利用的深层驱动因素

　　上述结构性矛盾的形成，根植于气候变化与人地关系两大深层驱动因素。二者相互交织，共同塑造了当前氮素管理的复杂格局。

　　气候变化对我国氮素循环的影响日益显著，形成多重生物地球化学反馈机制。气候变暖加速土壤有机质分解，增加氮素损失风险，导致主要农作物平均减产并降低氮素利用效率，形成变暖、地力下降、增施氮肥与更多损失相互强化的正反馈效应。升温和降水格局变化共同形成了“氮素效率与损失逆向分化”的空间格局，而大气CO2浓度升高虽能促进碳—氮协同，却无法抵消气温升高带来的负面影响。在我国，中低纬度地区因农业对气候依赖度高，承受更严重的生产力损失与氮素流失。极端降水事件频发使面源流失加剧，强降雨下未被吸收的氮素通过径流和淋溶进入水体；干旱则抑制作物吸收，降低氮肥利用率。这些气候驱动的作用，直接导致了“投入高、流失高、效率低”的失衡格局。

　　我国农地经营规模过小，农户为保障产量形成保险性施肥惯性，化肥过量施用且效率低下。小规模经营和非农业收入占比高同时驱动了种养分离：种植业与养殖业空间匹配度下降，有机肥难以还田，迫使农户依赖化肥维持产量，形成增肥与地力下降的恶性循环，这正是氮素循环断裂的根源。而农业劳动力老龄化进一步强化了这一趋势，留守老年劳动力放弃粪污收集等劳动密集型作业，使有机肥资源闲置。城市化驱动的土地流转虽为规模化经营创造了条件，但转型尚未全面完成。此外，氮素的多来源互作同样源于人地关系中的产业结构和生活方式：交通、工业、生活等部门的含氮排放与农业源相互叠加，跨介质迁移，使得氮素归趋呈现高度非线性特征，对单一来源治理模式构成严峻挑战。

　　综上，气候变化通过正反馈效应放大了氮素利用的“效率—环境”失衡，而人地关系中的小规模经营、种养分离、老龄化及多部门排放共同导致了氮素循环断裂与多来源互作。破解这一困局，需要统筹气候适应性管理与人地关系重构，通过系统性分析工具识别优化路径，使氮素治理从定性判断走向定量优化，为粮食安全、环境保护与气候行动的协同提供科学支撑。

　　构建氮素安全利用的系统治理体系

　　破解氮素管理的结构性困局，需统筹应对气候变化与人地关系的双重驱动，从技术创新、制度创新、模式创新和协同治理四个层面系统推进。

　　技术创新层面，推动氮素全链条高效利用。破解氮素管理困境，亟须建立整合多源排放、刻画跨介质迁移转化的系统量化模型，融合多源数据，实现氮素“排放—迁移—转化—影响”全链条定量刻画，降低认知不确定性。在此基础上推动肥料产业从产能导向转向需求导向，建立“区域—作物—功能”模块化产品体系。针对小农户开发轻简化增效技术，针对规模化主体提供精准施肥方案，同时建立基于气候预报的决策系统，实现天气、土壤、作物与施肥动态匹配，在保障产量的前提下显著降低氮素损失，提高氮素利用效率。

　　制度创新层面，构建激励相容的多元共治机制。针对氮素污染治理中“农民承担减排成本、社会共享环境收益”的激励错配难题，构建农业氮素信用系统。通过科学量化从生产到消费全链条的氮足迹，明确各方责任与利益关系，借鉴碳交易市场原理，设计基于氮素减排效果的信用机制，对采纳环境友好型措施的农民进行经济补偿。该制度能够有效破解老龄化背景下农户减排动力不足的问题，将环境外部性内部化。同时，加快相关法规建设，推动肥料市场监管从以产品抽检为主向产品抽检结合服务效果转型，为制度创新提供法治保障。

　　模式创新层面，推动区域尺度上人地关系重构。针对我国耕地碎片化、种养分离、劳动力老龄化等结构性矛盾，应通过模式创新重构人地关系。以适度规模经营为基础，推动土地流转和耕地集中连片，为测土配方、水肥一体化等精准管理技术的推广创造条件。重构种植业与养殖业的空间匹配关系，以地定养、种养结合，将超过本地承载力的有机肥资源通过区域调配转化为有效养分。针对老龄化趋势，发展社会化服务组织，替代老年劳动力在粪污收集、还田等环节的劳动投入，同时推动智慧农业技术降低劳动强度。通过全域土地综合整治，实现农田集中连片、设施配套完善，从源头上减少氮素损失。

　　协同治理层面，推动碳氮协同与多目标统筹。氮素治理与气候变化、空气质量、水环境治理高度关联，亟须建立多目标协同决策框架。通过构建区域动态氮素安全边界，识别不同地区大气与水体氮素超标的“不对称性”，可支撑差异化管控。气候变暖与极端事件频发加剧了氮素损失风险，而氮素减排本身具有显著的碳协同效益。碳氮协同减排的定量评估表明，相较于单一治理路径，协同管理能显著降低减排成本。将气候变化、生态系统服务与公共健康等多维度影响纳入统一评估，可为多目标协同决策提供分析工具，推动氮素治理从定性判断走向定量优化。

　　（作者系浙江大学环境与资源学院副院长）

（责编：田旭）