碳和氮循环对气候调节、生态系统健康和粮食安全至关重要，然而它们与可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）框架的整合仍然有限。研究人员利用耦合人类与自然系统（Coupled Human and Natural Sy

　　碳和氮循环对气候调节、生态系统健康和粮食安全至关重要，然而它们与可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）框架的整合仍然有限。研究人员利用耦合人类与自然系统（Coupled Human and Natural Systems, CHANS）模型，量化了中国实现相关SDGs所需的碳和氮排放阈值。研究发现，实现与碳和氮相关的SDGs需要温室气体（greenhouse gas, GHG）排放较2020年水平减少59%，氮排放到空气和水中分别减少50%和56%。实现这些目标可通过产量提升、改善公共卫生、恢复生态系统和减缓气候变化带来9880亿美元的社会效益，是实施成本的六倍。在目前的最佳实践下，温室气体减排仅达到目标值的19%，氮减排达到18%。虽然工业和能源转型可在东部地区实现大量二氧化碳（CO

　　）减排，但主要农作物和畜牧生产区的农业氮损失仍然较高。弥补这些差距需要综合政策、深层社会经济转型以及先进的碳氮管理技术，为在SDG框架内协调环境与经济目标提供可转移的路径。

　　碳和氮循环是气候调节、生态系统健康和粮食安全的核心，但它们在可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）框架中的整合仍然有限。中国在消除贫困（SDG 1）和确保包容公平教育（SDG 4）方面取得了显著进展，但自2019年COVID-19疫情爆发以来，整体进展放缓。疫情扰乱了经济活动，并转移了政府和社会资源，偏离了环境保护与社会服务。碳和氮循环对于实现环境相关SDGs（如SDG 2消除饥饿、SDG 6清洁饮水、SDG 7清洁能源、SDG 13气候行动等）至关重要，然而现有研究往往单独处理碳或氮，或仅关注预算量化，缺乏对二者协同减排的系统评估。因此，研究人员有必要开展这U8国际平台官网项研究，以评估协调碳氮管理策略在推进中国SDGs中的可行性，并量化关键排放阈值。

　　研究人员使用耦合人类与自然系统（Coupled Human and Natural Systems, CHANS）模型，整合碳和氮管理策略，评估了协同方法在推动中国环境相关SDGs中的作用。通过量化2020年中国碳和氮预算，并设定三种情景——基准情景（Business As Usual, BAU）、SDG实现情景（SDG Achievement, SDA）和最佳努力情景（Best Effort Scenario, BES）——研究人员分析了实现SDGs所需的关键碳和氮排放水平，并探讨了在最佳可用技术下实现这些目标的可行性，以及最优缓解情景的成本效益。研究发现，实现碳和氮相关SDGs需要温室气体排放减少59%、氮排放到空气和水中分别减少50%和56%（相对于2020年水平），这些目标可带来约9880亿美元的社会效益，是实施成本的六倍。然而，在BES情景下，当前最佳实践仅使温室气体减排达到目标值的19%，氮减排达到18%，表明现有努力严重不足。论文发表在《Earths Future》。

　　研究人员主要使用了耦合人类与自然系统（CHANS）模型，该模型基于元素质量平衡原理，包含16个子系统（如农田、牲畜、工业、能源等），并采用蒙特卡洛模拟框架量化不确定性。成本效益分析参考了温室气体与空气污染物相互作用与协同（GAINS）模型的方法论。基础活动数据主要来源于中国国家统计局（National Bureau of Statistics of China, NBSC）和国家环境报告，排放因子来源于已发表的同行评审研究。样本队列来源涵盖中国31个省份（不包括香港、澳门和台湾）。

　　通过计算2020年中国碳和氮预算，研究人员发现总氮损失约为26 Tg N（1 Tg = 1012g），其中NH3排放占40%，揭示了中国在氨控制方面的重大挑战。农业氮利用效率（Nitrogen Use Efficiency, NUE）低下导致大量损失，影响空气和水质，并驱动强效温室气体N2O排放。能源系统以煤炭为主，CO2排放超过11 Pg（1 Pg = 1015g），工业与能源部门分别贡献48%和37%。这些挑战与SDG 2、6、12、14和15密切相关，需要整体策略。

　　在SDA情景下，研究人员设定了与SDG指标对齐的碳和氮预算参数（如将NUE提升至77%–88%，实现100%城市和农村污水处理率，以及可再生能源占最终能源消费60%以上）。模拟结果表明，与2020年相比，NOx减排85%（-4 Tg N），NH3减排35%（-4 Tg N），N2O减排16%（-0.2 Tg N），CO2减排62%（-7 Pg），CH4减排50%（-24 Tg）。区域差异显著，如东北农业区通过改善氮管理使NH3和氮损失减半，而青海因牲畜需求增加导致NH3排放略有上升，表明需要国家目标与地方适应策略相结合。

　　在BES情景下，研究人员评估了基于可行技术措施的协同减排潜力。与BAU情景相比，BES使NH3减排28%（-3 Tg N），NOx减排11%（-0.4 Tg N），氮排放到水体减少24%（-3 Tg N），同时N2O、CO2和CH4分别减排32%、22%和25%。然而，BES情景仍远低于SDA目标，需要额外减排36%的大气氮损失、46%的水体氮损失和41%的CH4排放，CO2还需减半。这表明仅靠现有技术不足以实现SDGs，需要更严格的协同政策。

　　研究人员估算了各情景下的社会效益与实施成本。BAU情景下，到2030年将产生2430亿美元的额外损害成本（35%来自健康影响）。BES情景需要740亿美元实施成本，但带来4740亿美元总效益（包括健康、生态系统和气候效益），以及110亿美元粮食增产效益，净收益约4110亿美元。然而，BES仍不足以完全实现SDGs，额外投资960亿美元可再获得5030亿美元效益，主要是生态系统服务损失减少（占41%）。从BAU到SDA的全面转型可产生9880亿美元社会效益，是投资回报的六倍，强调综合环境行动的经济优势。

　　研究人员指出，实现碳和氮相关SDGs需要中国进行深刻全面的社会经济转型。当前技术进步和减排力度不足，提示要么延长SDG时间表，要么加速社会经济变革。政策框架需动态前瞻，考虑区域差异，支持绿色工业、能源转型和公私合作，并加强公众参与和国际合作。

　　研究人员通过蒙特卡洛模拟（1000次迭代）量化了不确定性，主要来源包括输入数据质量、参数可靠性及模型假设代表性。活动数据变异系数（CV）较低（5%–10%），而排放因子变异较大（CV 50%–100%以上）。此外，SDG指标选择排除了部分政策相关目标，可能引入偏差；情景设计主要基于国家尺度，未能充分反映空间异质性；间接减排路径和元素间相互作用（如硫、磷）未完全考虑，限制了估计的完整性。

　　O减少16%，氮损失到水体减少56%。实现这些目标可产生约9880亿美元的社会效益。然而，当前最佳努力路径不足，到2030年仅能带来4850亿美元总效益（实施成本740亿美元），留下超过8000亿美元未利用的经济潜力。为弥补差距，需要额外减少36%的大气氮损失、46%的水体氮损失和41%的CH

　　排放至少减少50%。这要求更强有力的政策框架、增加对可持续农业实践的投资、扩大可再生能源使用以及提高工业效率，同时需要协调领导力和跨部门合作以确保长期粮食安全和环境韧性。