土壤盐渍化是限制农业生产的重要因素。全球约有13.81亿公顷土壤受到盐渍化或碱化影响，其中包括近20%的耕地和33%的灌溉农业区。盐分不仅通过渗透和离子胁迫抑制作物生长，还会改变土壤微生物活动、硝化和反硝化过程，影响氨挥发、氧化亚氮排放和氮淋失。
已有研究多关注盐渍化对产量或单一氮转化过程的影响，但盐渍化在全球尺度上如何改变农田氮收支，以及不同治理措施能否同时提高产量、减少活性氮损失并获得经济收益，仍缺少系统评估。
近日，浙江大学土壤污染控制与安全国家重点实验室、环境与资源学院顾宝靖团队联合国际应用系统分析研究所、美国马里兰大学环境科学中心等单位，在Nature Food发表研究论文Global management of saline soils to boost crop yields and halve nitrogen losses，谷保静教授为该研究通讯作者。
研究发现，盐渍化使全球盐渍耕地氮投入增加13%、作物氮收获量降低7%、活性氮损失增加61%。综合实施十类盐渍土治理措施，理论上可使活性氮损失减少59%，每年减少约250万吨氮损失，并产生245亿美元净收益。
（1）盐渍化降低生物固氮和作物氮收获量
研究团队整合全球盐渍土分布、遥感数据及IMAGE—CHANS模型，估算全球约有1.53亿公顷盐渍耕地。研究以土壤饱和浸提液电导率ECe≥2 dS m⁻¹界定盐渍土，并将519个盐渍耕地网格与气候和土地利用条件相似的非盐渍网格进行配对比较。
结果显示，盐渍化使生物固氮降低8%，化肥和有机肥投入分别增加11%和45%，说明作物和微生物提供的生物氮源减少后，农业生产更加依赖外部氮投入。在高盐条件下，生物固氮下降31%，化肥和有机肥投入分别增加32%和91%。
盐渍化同时使作物氮收获量降低7%，活性氮损失增加61%。其中，NH₃排放增加90%，N₂O排放增加34%，NOx排放增加21%，氮淋失增加46%。这里的活性氮损失包括NH₃、N₂O、NOx和淋失氮，不包括相对惰性的N₂。
图1（原文Figure 1）全球盐渍耕地分布及盐渍化对农田氮输入和氮输出的影响
（2）盐渍化造成的氮损失具有明显空间差异
扩展到全球氮收支后，盐渍化每年减少作物氮收获量464±28 Gg N，并使NH₃、N₂O、NOx和淋失氮分别增加910±73、72±23、22±11和610±137 Gg N。
中国、印度尼西亚和马来西亚的作物氮收获损失最大，分别减少132±6、50±4和33±3 Gg N。中国、巴基斯坦和埃及的活性氮损失增量最大，分别达到350±48、297±39和115±16 Gg N。其中，中国盐渍耕地NH₃排放增加212±16 Gg N，增幅达到98%。
单位面积结果显示，埃及盐渍化造成的影响强度最高，作物氮收获量减少15 kg N ha⁻¹，氮投入增加104 kg N ha⁻¹。全球治理重点因此不仅取决于盐渍耕地面积，还取决于盐渍程度、施氮强度和氮损失水平是否重叠。
图2（原文Figure 2）盐渍化引起的全球农田氮收支变化及其空间分布
图3（原文Figure 3）不同国家盐渍化造成的活性氮损失增加和作物氮收获下降
（3）十类治理措施在增产和减排方面各有优势
研究团队依据304篇文献、3565组观测，将治理措施分为土壤改良剂、抑制剂、轮作、肥料类型优化、施氮量优化、肥料深施或定位施用、耕作措施、灌排管理、耐盐作物和洗盐十类。
洗盐降低土壤ECe的效果最强，平均降幅为84%；耐盐作物、土壤改良剂及灌排管理分别降低41%、26%和22%。施氮量优化、肥料定位施用和轮作使氮肥利用效率分别提高57%、54%和51%；耐盐作物、洗盐和轮作使产量分别提高54%、51%和42%。
不同措施对氮损失途径的作用并不相同。施氮量优化使NH₃、N₂O和氮淋失分别降低49%、53%和52%；灌排管理使N₂O降低69%。但洗盐虽然能够快速降低盐分，却可能使氮淋失增加73%，说明盐渍土治理必须与排水和养分管理配套，而不能只追求脱盐。
图4（原文Figure 4）十类盐渍土治理措施对盐分、产量、氮肥利用效率及不同活性氮损失途径的影响
（4）全球盐渍土治理可减少近六成活性氮损失
综合不同措施的效果和区域实施条件，盐渍土治理可使全球作物氮收获量增加464±129 Gg N yr⁻¹，同时使活性氮损失减少2497±1167 Gg N yr⁻¹，整体降幅为59%。其中，NH₃、N₂O、NOx和淋失氮分别减少1406±727、167±70、22±32和902±337 Gg N yr⁻¹。
中国、巴基斯坦和印度尼西亚的活性氮减排潜力最大，分别可减少551±267、420±114和156±41 Gg N yr⁻¹。相对降幅最高的国家为阿联酋、阿曼和沙特阿拉伯。埃及的单位面积减排潜力最高，达到115 kg N ha⁻¹。结果表明，应优先治理盐渍化严重、氮投入较高且活性氮损失集中的区域。
图5（原文Figure 5）盐渍土治理提高作物氮收获量并减少不同活性氮损失的全球潜力
（5）盐渍土治理具有明显的经济和社会收益
成本—收益分析显示，全球盐渍土治理每年可产生263±127亿美元总收益，实施成本约为18±10亿美元，净收益达到245±118亿美元。其中，健康收益为126亿美元，作物增产收益为96亿美元，生态系统收益为36亿美元，节肥收益为9亿美元。
中国、马来西亚和巴基斯坦的年净收益最高，分别为71±34、28±8和24±18亿美元。按单位面积计算，埃及最高，达到757±492美元ha⁻¹，其次为马来西亚和沙特阿拉伯。这说明盐渍土治理不仅是土壤改良措施，也可以同时服务于粮食安全、氮污染控制和公共健康。
图6（原文Figure 6）不同国家和地区盐渍土治理的实施成本、环境收益、健康收益和农业收益
该研究将盐渍化、作物生产和全球氮循环纳入同一分析框架。盐渍化一方面降低生物固氮和作物吸氮，另一方面推动化肥和有机肥投入增加，并放大NH₃、N₂O、NOx和氮淋失。通过耐盐品种、合理施氮、肥料定位施用、灌排管理、轮作及土壤改良等措施协同治理，可在提高作物产量的同时减少近六成活性氮损失。
需要注意的是，该研究评估的是具有区域约束的生物物理潜力，并不等同于未来一定能够实现的治理效果。模型空间分辨率为0.5°，可能掩盖田块尺度差异；增强型植被指数EVI是作物表现的遥感代理，并非直接产量；不同治理措施的效果在土壤类型、水源、排水条件和管理水平之间差异较大。此外，治理研究的地区分布并不均衡，中国以外地区的氮循环观测相对不足，成本和收益也受到实际采用率、资金和技术条件影响。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s43016-026-01428-8