农田活性氮（NH₃、N₂O、NO等）是全球氮循环的关键环节，其排放不仅影响气候变化，更关乎区域空气质量。联合国《科伦坡可持续氮管理宣言》明确2030年全球含氮废物减半目标，凸显监测管控的紧迫性。作为农业大国，我国农田NH₃排放量占全球农业总量23%，N₂O占20%，华北、东南等区域排放占全国80%以上，小麦、玉米和水稻贡献超80%排放，管控成效直接影响全球减排进程。
一、农田活性氮排放：全球减排与中国责任的双重压力
NH₃作为大气最主要的碱性气体，是引发重霾污染的关键前体物；N₂O 既是联合国重点管控的三大人为排放温室气体之一，其单位质量温室效应更是 CO₂的 298 倍，同时还是 21 世纪以来破坏地球臭氧层的主要物质。对于农业大国中国而言，农田活性氮排放不仅影响国内 “双碳” 目标与美丽中国建设，更直接关系全球氮循环平衡。三大活性氮气体排放水平，已成为衡量我国环境可持续性与减污降氮调控有效性的核心指标。
然而，当前我国农田活性氮研究正陷入困境——排放规律未阐明，无法精准识别温度、施肥等主控因子；管控途径不清晰，缺乏优化氮肥管理的科学依据；管控效果难评估，难以核算区域氮收支，在“双碳”目标与美丽中国建设背景下，构建精准监测体系已成为当务之急。
二、传统观测技术瓶颈：箱法难破“测不准、不全面”困局
我国此前的农田活性氮观测，几乎完全依赖“间歇式箱法”，但该技术存在难以克服的缺陷：
一是测量误差大，箱体易干扰土壤微环境，导致通量数据偏离真实值；
二是数据代表性低，仅能获取间歇样本，无法捕捉日、季节尺度的高频排放动态，更难监测施肥后瞬时排放峰值；
三是观测不全面，仅聚焦土壤排放，忽略作物与活性氮的交互作用（如作物叶片吸收NH₃），无法反映生态系统向大气的净排放通量。
三、监测势在必行：三大核心需求驱动技术落地
开展农田活性氮高频联网监测，并非单纯的科研需求，而是支撑国家战略、填补科研空白、履行国际责任的必然选择。
其一，保障粮食安全的迫切需求。盐碱地综合改造是我国千亿斤粮食产能提升的重要支撑，但苏打盐碱土壤pH高、养分失衡，随着盐碱稻田开发，NH₃、N₂O排放规律尚不明确。唯有通过监测解析排放机制，才能优化氮肥管理，实现“盐碱地增产+污染减排”协同，挖掘耕地生产潜力。
其二，完善碳氮循环研究的科学需求。农田碳汇与氮循环紧密耦合——作物可通过叶片吸收大气NH₃补充养分，进而促进光合作用、增加CO₂固持。目前我国CERN网络农田站已长期观测CO₂通量，但缺乏同步氮数据，导致碳氮耦合机制研究“卡壳”，监测是填补这一缺口的唯一途径。
其三，履行国际责任的现实需求。作为全球农田氮排放大国，我国需以标准化数据支撑《科伦坡宣言》履约，但当前缺乏规模化观测数据，既无法核算国家氮收支，也难以评估减排措施效果，监测数据将成为我国参与全球氮治理的“硬证据”。
四、国产EC法技术突破：从仪器自主到系统集成的跨越
涡动相关法（EC法）是国际公认的通量观测尖端技术，而我国自主研发的EC法监测系统，彻底打破了国外技术垄断，为监测网建设奠定基础。EC法通过10Hz频率同步测量垂直风速与气体浓度，计算协方差获取半小时间隔通量数据，无需接触式测量，完美规避箱法缺陷。
依托多年在量子级激光光谱（QCL）技术领域的技术积累，海尔欣光电科技有限公司成功研发出开路气体分析仪，核心设备——HT8700开路NH₃分析仪、HT8500开路N₂O分析仪，性能达国际顶尖水平，高频、高精度响应，能满足微量观测需求。
五、氮碳协同观测：填补农田生态循环研究空白
农田碳、氮循环不可分割，活性氮监测与现有碳观测的协同，将释放更大科研与应用价值。
我国CERN站点已基于EC法开展CO₂通量观测，而活性氮监测仪器与碳监测仪器原理相通、数据互通。二者同步观测，可量化“NH₃吸收-光合作用-CO₂固持”的链式关系，明确氮对碳汇的提升效应；构建“碳-氮”双通量核算体系，全面评估农田气候效应；还能筛选“固碳+控氮+高产”的最优农田管理方案，为农业绿色发展提供依据。
六、未来展望：从区域联网到全球引领的监测蓝图
未来，海尔欣光电科技有限公司将继续以创新监测技术，坚持以规模化数据为基础，为全球农业国提供“精准监测-科学管控”的中国方案，提升我国在全球氮治理中的话语权，为“双碳”目标与美丽中国建设筑牢农田生态支撑。
