长江经济带淡水养殖污染负荷特征分析

采用系数法对我国长江经济带地区11个省(市)淡水养殖的蛋白质产量及氮磷排放总量进行核算,由此计算单位蛋白产出污染物排放强度及单位面积污染物排放强度;利用环境库兹涅茨曲线模型(EKC)分析淡水养殖蛋白质产出与单位蛋白产出的污染物排放强度之间的关系。结果显示:(1)1991年至2019年期间,长江经济带淡水养殖蛋白质产出、总氮和总磷排放量均呈现快速增长的趋势;湖北、江苏、江西和湖南4个省份淡水养殖总氮、总磷的排放总量较高;浙江省单位面积污染物排放强度最高;(2)各省(市)单位蛋白质产出的总氮、总磷排放强度均呈现缓慢增加的趋势,显示长江经济带淡水养殖总体上趋于对环境影响更严重的水产品种;(3)肉食性水产品的总氮、总磷排放量最高,且持续增加;杂食性水产品总氮、总磷排放量其次,呈现先增长后下降的趋势;滤食性水产品总体污染负荷呈现持续下降趋势;植食性水产品总氮、总磷排放量最低;(4)Kuznets回归模型结果显示,随着淡水养殖强度增加,单位面积蛋白质产出对单位蛋白产出的总氮排放量具有正向促进作用;对单位蛋白产出的总磷排放量则呈现"倒U型"关系,且Moran’s I指数显示各省总磷排放强度空间自相关性更高,呈现相互影响的趋势更明显。回归结果表明,随着渔业经济增长,淡水养殖结构变化等因素对氮污染的影响更大,需要加大氮污染防治的相关研究。     

猪场污水高氨氮负荷处理过程中温室气体的排放特征

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放,本试验对缺氧/好氧(A/O)中试工程处理猪场沼液过程进行采样,对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明：A/O工艺CH₄平均排放通量为1 454.76 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.85%,缺氧池排放占比最高,占总排放量的56.0%;N₂O平均排放通量为101.25 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.64%,好氧池排放占比最高,占总排放量的87.1%。NO₂^--N的积累会促使N₂O排放,但对CH₄排放有抑制作用。硝化细菌和反硝化细菌的反硝化反应可能是猪场污水处理过程中N₂O的主要排放途径。     

夏季团头鲂养殖池塘生态系统温室气体排放通量分析

温室气体引起的全球变暖和臭氧层破坏是目前两大全球环境问题,而我国的淡水水产养殖产量长期以来稳居世界第一,淡水养殖池塘面积大,温室气体排放通量大,但尚未见淡水养殖生态系统温室气体排放的研究报告。为探讨夏季池塘养殖团头鲂系统温室气体的排放规律,采用静态暗箱-气相色谱法对池塘养殖团头鲂生态系统温室气体(CO2,CH4,N2O)的排放进行原位测定。结果表明,夏季养殖团头鲂池塘均表现为CO2,CH4和N2O的源,其中,CO2夏季排放量达(160.65±21.56)g/m2,CH4排放量达(15.52±4.62)g/m2,N2O排放量达(1.45±0.16)g/m2。池塘养殖团头鲂生态系统温室气体减排空间巨大。     

不同秸秆还田量对上海地区稻田甲烷排放的影响

为明确不同秸秆还田量对上海地区稻田甲烷(CH₄)排放的影响，以上海市青浦区稻田为研究对象，利用PICARRO G2508温室气体在线监测系统探索不同秸秆还田量下稻田CH₄的排放特征。结果表明，稻田CH₄排放通量与5 cm深度土壤温度呈显著(P<0.05)正相关，且两者的相关性随着秸秆还田量的增加而增强。稻田CH₄排放量随着秸秆还田量的增加而增加，在秸秆不还田、半量(2.5 t·hm^-2)还田和全量(5.0 t·hm^-2)还田3种情景下，稻田CH₄累积排放量分别为(10.00±0.06)、(53.26±0.06)、(121.55±0.03) kg·hm^-2,且其排放集中在水稻分蘖期，贡献率达49.40%～52.11%。在不显著影响水稻产量的前提下，秸秆半量还田的单位水稻产量CH₄排放量较全量还田降低56.17%,是本试验条件下推荐的适宜秸秆还田量。     

基于LCA的呼伦贝尔生态草牧业技术集成示范效益评估

【目的】 对天然草场修复过程中的经济环境综合效益进行评估。【方法】 基于全生命周期分析（LCA）方法对内蒙古呼伦贝尔市谢尔塔拉牧场奶牛集约化养殖-牲畜粪便处理（包括菌剂发酵有机肥、蚯蚓养殖生成有机肥和蘑菇种植3种模式）,利用谢尔塔拉农场奶牛集约化养殖、牲畜粪便处理利用、天然草场改良数据和当地畜牧生产经营物料投入数据相结合,建立不同养殖模式下牛奶生产的生命周期清单,从畜牧生产全生命周期的角度对牲畜饲养、粪便处理利用和草场修复这整个草原畜牧生产循环过程中每生产1 t标准牛奶（FPCM）的资源环境综合成本（温室气体排放、土地占用、耗水量和不可再生能源消耗）和总体经济效益进行定量分析。【结果】 牧户散养奶牛和集约化奶牛养殖场在出售牲畜和牛奶方面产生的毛收益分摊在每头成年母牛上分别为0.89和2.11万元,如扣除经营成本,两种乳牛饲养模式下每头成年母牛产生的净收益分别为0.42万元（牧户散养）和0.41万元（集约化养殖）。此外集约化养殖场每生产1 t FPCM造成的环境影响为:占用草场1.19 hm²、占用耕地0.15 hm²、耗水216.47 t、消耗化石燃料1 944.19 MJ、排放温室气体0.73 t二氧化碳当量（CO_2eq）。当地散养牧户生产牛奶除去草场占用面积（3.25 hm²）外,造成的环境影响（占用耕地0.04 hm²、耗水70.70 t、消耗化石燃料892.80 MJ、排放温室气体0.55 t CO_2eq）均小于集约化奶牛养殖场。开展天然打草场改良可显著增加每公顷草地牧草产出（增幅68.57%）和收益（增长10.71%）,改良后生产1 t FPCM可降低40.50%的草场占用面积。但改良中施肥和燃料消耗的增加会造成温室气体排放（增加17.70倍）、燃料消耗（增加2.10倍）等环境问题。在牲畜粪便处理利用技术应用方面,集约化养殖场产生的牛粪通过发酵有机肥、蚯蚓处理牛粪和蘑菇种植等处理利用方式,在解决牲畜饲养中粪便污染问题的同时,创造的净收益相当于生产牛奶净收益的5%—12%,整体看带来的环境影响相对较少。【结论】 集约化养殖场在提高草原利用效率方面优势明显,在提升饲料能量转化效率、提升牛奶产量和质量方面具有很大的潜力,但是会增加苜蓿、燕麦等高蛋白饲草料的种植面积,在控制牛奶生产中的温室气体排放、水资源和能源消耗等方面会产生不利影响。此外,天然打草场改良和牲畜粪便处理利用技术在呼伦贝尔当地畜牧产业中具有较大的应用潜力。     

我国露地与设施番茄生产的温室气体排放比较

为比较我国不同栽培方式(露地与设施)及不同省份番茄生产的温室气体排放差异,基于生命周期法,遵循农田生态系统的全环式路径,根据《全国农产品成本收益资料汇编—2020》数据,对我国露地与设施番茄的温室气体排放及碳评价指标进行了测算和比较分析。结果显示：我国露地、设施番茄生产系统的平均温室气体排放量分别为4 630.09、8 697.52 kg CO₂e·hm^-2,设施比露地高87.85%;露地番茄的主要温室气体排放源为化肥,而设施番茄的主要温室气体排放源为农膜和化肥;露地番茄的净温室气体排放为负、碳生态效率大于1,对生态环境具有正外部性,而设施番茄的净温室气体排放为正、碳生态效率小于1,具有负环境外部性;土地碳强度、碳生产效率、碳经济效率方面,设施种植的可持续性均低于露地种植。各省份露地、设施番茄温室气体排放量分别在2 849.24～7 524.61、5 788.83～13 779.69 kg CO₂e·hm^-2之间,最高省份分别是最低省份的2.64、2.38倍,露地、设施番茄的温室气体排放、构成、固碳...     

稻田转为菜地初始阶段温室气体排放特征

【目的】近年来,随着我国社会经济的快速发展和人们生活水平的提高及膳食结构的改善,越来越多的稻田被转为蔬菜种植,影响了土壤碳氮转化过程及其引起的温室气体排放。因此有必要探究稻田转为蔬菜种植,特别是该土地利用方式转变初始阶段的温室气体（CH₄和N₂O）排放特征及其关键影响因素。【方法】试验选取了长期种植水稻的双季稻田,将其中一部分转为蔬菜种植,另一部分继续种植水稻,每个处理设置了3个重复,按照当地常规模式进行管理。采用静态暗箱—气相色谱法连续3年进行田间原位观测,比较分析稻田和由稻田转变的菜地CH₄和N₂O排放特征及其年际变化差异,明确稻田转为菜地初始阶段CH₄和N₂O排放的关键影响因素。【结果】稻田是重要的CH₄排放源,其第一年的排放强度（183.91 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）明显低于后续两年（241.56—371.50 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）,这主要归功于后两年降雨量的增加引起了土壤水分含量的升高。稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,减少量相当于稻田CH₄年累积排放量的83%—100%。菜地第一年的CH₄累积排放量（31.22 kg CH₄-C·hm^-2）显著高于第二年（0.45 kg CH₄-C·hm^-2）和第三年（0.89 kg CH₄-C·hm^-2）,表明稻田转菜地对CH₄排放的影响具有时间滞后效应。稻田是弱的N₂O排放源（1.35—3.49 kg N₂O-N·hm^-2?a^-1）,其转为菜地显著增强了N₂O排放。菜地第一年的N₂O累积排放量（95.12 kg N₂O-N·hm^-2）显著高于第二年（38.28 kg N₂O-N?hm^-2）和第三年（40.07 kg N₂O-N·hm^-2）。菜地土壤异养呼吸对N₂O排放的影响在第一年明显高于第二、三年,表明稻田转为蔬菜种植的第一年,有机质矿化对N₂O排放有重要贡献。在100年尺度CO₂当量下,稻田转为蔬菜种植第一和第二年的综合增温潜势（GWP）相对于稻田分别显著增加了390%和98%,主要是由于增加的N₂O增温潜势超过了减少的CH₄增温潜势。但是,稻田转为菜地的第三年,菜地的GWP（(16.72±3.25) Mg CO₂-eq·hm^-2）与稻田（(14.84±1.39) Mg CO₂-eq·hm^-2）相比无显著差异,主要是由于减少的CH₄ 增温潜势完全抵消了增加的N₂O增温潜势。这些研究结果表明稻田转菜地对GWP的影响主要集中在该土地利用方式转变的第一年。【结论】稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,增加了N₂O排放,增强了菜地第一和第二年的综合增温潜势。有机质矿化过程对新转菜地第一年较高的N₂O排放有重要贡献。这些研究结果表明了评价土地利用方式转变初始阶段温室气体排放特征的重要性,便于及时采取有效管理措施缓解温室气体排放,实现环境友好型农业可持续生产。     

中国甘蔗主产区产量差及影响因素分析

【目的】对中国甘蔗主产区的产量潜力与产量差现状进行研究,进而分析讨论产量的主要影响因素及消减产量差的潜力,以期为中国甘蔗增产增效提供参考依据。【方法】基于统计数据和文献数据收集,从国家统计局获得1999—2018年各省（自治区、直辖市）及国家的甘蔗产量及种植面积数据147条;从数据库中国知网和Web of Science对1980—2019年发表的关于中国甘蔗主产区的下种量、施肥量、品种及对应产量的国内外期刊与硕、博士论文等进行检索,排除异常数据后,共获文献93篇,其中广西54篇,云南14篇,广东25篇。以不同产区试验产量数据前5%的平均值为产量潜力,以统计数据平均值为农户产量,以此计算各产区的产量差;进一步分析产量与施肥量、下种量及甘蔗品种的关系,得出各产区的推荐施肥量、下种量及高产品种,并讨论了优化施肥量、下种量和品种消减产量差的潜力。【结果】广西、云南、广东是中国三大甘蔗主产区,产量潜力分别为137.1、147.2、145.8 t·hm^-2,农户平均产量分别为74.2、62.0、78.3 t·hm^-2,分别实现产量潜力的 54.1%、42.1%和53.7%。施肥量、下种量和品种是影响甘蔗产量的主要因素,并仍有较大的优化空间。为提高甘蔗产量,广西产区推荐施肥量270 kg N·hm^-2、99 kg P₂O₅·hm^-2、208 kg K₂O·hm^-2,云南产区推荐施肥量228 kg N·hm^-2、117 kg P₂O₅·hm^-2、281 kg K₂O·hm^-2,广东产区推荐施肥量240 kg N·hm^-2、71 kg P₂O₅·hm^-2、193 kg K₂O·hm^-2;广西、云南、广东推荐下种量分别为8×10⁴—10×10⁴、10×10⁴—12×10⁴、8×10⁴—10×10⁴芽/hm²;三大产区高产品种分别是桂辐系列、桂糖系列和粤糖系列。【结论】广西、云南、广东三大产区甘蔗的增产潜力分别为62.9、85.2、67.5 t·hm^-2;优化施肥可使广西、云南、广东分别增产16.9、28.4、25.3 t·hm^-2,优化下种量可分别增产23.6、27.9、22.1 t·hm^-2,优化品种可分别增产26.8、42.4、15.1 t·hm^-2。     

淡水养殖系统温室气体CH4和N2O排放量研究进展

2016年全球鱼类产量达到1.71亿t,对动物蛋白消费量的贡献率为17%。淡水养殖是鱼类产品的重要来源,贡献率为30%,大量投喂饲料强烈影响着水体CH4和N2O排放。本文综合分析了淡水养殖系统CH4和N2O排放的特征,稻田转变为具有曝气增氧系统的养殖塘降低了CH4排放,而转变为普通(粗放型)养殖塘则显著提高了CH4排放。稻鱼共作改变了稻田系统CH4和N2O排放,促进了深水层(>11.5 cm)稻田CH4和N2O排放,相反却降低了浅水层(<11.5 cm)稻田CH4和N2O排放;整合全球数据,稻鱼共作稻田在不同类型淡水养殖系统中具有较高的CH4和N2O排放系数,降低水层深度是减缓稻鱼共作稻田温室气体排放的重要途径。与粗放型养殖相比,集约化淡水养殖系统虽然N2O排放系数较高,但是CH4排放量和综合温室效应很低,是淡水养殖发展的方向。全球淡水养殖系统CH4排放量初步估计为6.04 Tg,N2O排放量为36.7 Gg。提升淡水养殖系统集约化水平是提高饲料转化系数、减缓温室气体排放和削减对水体环境负荷的重要途径,是实现可持续发展的关键。     

氮肥减量施用对我国三大粮食作物产量的影响

【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系,明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文,按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下（肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等）的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上,氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量,氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量,但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量,减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg^-1时,氮肥减施水稻产量（6.5 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.3 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.4 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1.5 g·kg^-1时,氮肥减施玉米产量（8.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。土壤有机质含量>30 g·kg^-1时,氮肥减施的水稻产量（6.9 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.7 t·hm^-2）;在土壤有机质含量为10—20 g·kg^-1以及>20 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.6 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.9 t·hm^-2）;一年两熟制氮肥减施玉米产量（8.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。在普通肥料的基础上,氮肥减施小麦产量（6.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.1 t·hm^-2）。在旱作条件下,氮肥减施的小麦产量（5.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.6 t·hm^-2）。【结论】在常规施氮量的基础上减少30%氮肥施用量可以维持我国三大作物的产量;不同的土壤性质和管理措施,减氮后作物的产量存在一定的变异性。因此,氮肥减施需要根据土壤肥力状况的管理措施进行调整,从而实现高产高效。     

生物炭和脱硫石膏混施对稻田碳排放的影响

为探究脱硫石膏和生物炭混施对稻田CO₂、CH₄减排和碳收支的影响,在黄壤性稻田中设置了生物炭与脱硫石膏施用剂量比不同的6个处理,并利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、CH₄排放通量进行了为期一年的监测。试验的6个处理分别为裸地(B)、种植水稻(R)、种植水稻+4 t·hm^-2生物炭(RC4)、RC4+4 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G4)、RC4+8 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G8)和RC4+16 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G16)。结果表明,处理R在稻季的CH₄排放量为86 kg·hm^-2;单施生物炭使CH₄排放量增加了52%,进一步混施脱硫石膏则使CH₄排放量下降了69%～91%。各处理在休闲期的CH₄排放量都比较低(6.24～13.4 kg·hm^-2)。施用生物炭和脱硫石膏...     

吉林省中部地区畜禽养殖温室气体排放特征

为了解吉林省中部地区畜禽养殖温室气体的排放量和空间分布特征,根据联合国政府间气候变化化专门委员会(intergovernmental panel on climate change,简称IPCC)(2006)提供的方法,通过获取2005—2015年吉林省中部地区畜禽产量和排放因子,估算农业畜禽养殖温室气体排放量。结果表明,2005—2014年平均甲烷排放总量为1 175.70万t CO2-eq/年,氧化亚氮排放总量243.66万t CO2-eq/年;2005—2015年期间畜禽温室气体排放量呈先上升后下降趋于平缓趋势,2007—2010年排放量高于11年平均值(1 419.36万t CO2-eq/年),这与吉林省其他牛、猪、奶牛和山羊养殖数量变化有着明显关系;2005—2015年四平市、吉林市、榆树市、农安县和德惠市平均温室气体排放量为6 719.9万t CO2-eq,占吉林省中部温室气体排放量的44.21%。     

罗平县油菜“三化”集成技术与成效

2019—2020年罗平县完成油菜示范样板86.67 hm~2,样板采用"三化"集成技术平均单产达3246.3 kg·hm^-2,比非样板平均产量2842.8 kg·hm^-2增产403.35 kg·hm^-2,增长14.19%,共增收油菜籽35 t;66.7 hm~2"三化"集成技术,投入6860元·hm^-2,与传统种植方式投入7960元·hm^-2相比较,节约成本1100元·hm^-2,节本13.82%,示范区共节约95337元,示范效果带动显著。     

我国小麦生产主要能耗投入品相关温室气体排放研究

我国农业生产长期以来坚持粮食主要立足国内生产的政策,在全球关注气候变化、协商温室气体减排的情况下,为保障主要粮食生产的能耗和排放需求,必须着手研究粮食生产的能源消耗和温室气体排放问题。在前人研究的基础上,本研究探索了基于农业生产投入费用成本进行能源消耗和温室气体排放估算的方法。通过分析我国种植业主要能源投入品分类统计情况,将主要的能源消耗投入品(简称主要能耗投入品)锁定在化肥、农家肥、农药、农膜、租赁作业和燃料动力,依据我国有关公开数据信息进行了分析和估算。以小麦为例的研究结果表明,我国2010年小麦生产温室气体总排放估算值3.78亿tCO2当量,单位面积排放量18.23tCO2·hm-2,其中主要能耗投入品相关温室气体排放约为0.88亿tCO2当量,单位面积排放量为4.25 tCO2·hm-2,占23.30%,其他为麦田呼吸排放量。根据小麦生产的主产品和副产品含碳量的分析,2010年小麦生产汇集约3.07亿tCO2,占小麦生产过程排放量约81.25%,净排放量约为0.71亿t,比较小麦生产过程温室气体排放和汇集能力得出,2010年小麦生产过程温室气体排放和汇集的平衡产量约为6.83 t·hm-2,低于此单产值表现为净排放,高于此单产值则表现为净汇集。案例研究表明,运用此方法可以对我国种植业生产的分年度、分农产品的能源消耗排放和汇集能力进行分析,研究结果可以为我国参加国际气候农业领域谈判、制定相关政策提供决策参考。     

滨海沙地不同树种人工林生物量及凋落物碳氮养分归还

基于福州市滨海后沿沙地上营造的人工林的调查,以9年生尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)3种主要人工林为对象,采用Monsi分层切割法(乔木层)和样方收获法(草本层、凋落物层)获取这3种人工林的生物量,研究其生物量分配格局及凋落物碳氮养分归还。结果表明,尾巨桉乔木层地上部分生物量为49.950t·hm^-2,地下部分生物量为15.270t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的62.08%和18.98%;草本层生物量为0.698t·hm^-2(0.87%);凋落物层生物量为14.539t·hm^-2(18.07%)。木麻黄乔木层地上部分生物量为51.630t·hm^-2,地下部分为20.270t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的62.65%和24.60%;草本层生物量为0.017t·hm^-2(0.02%);凋落物层生物量为10.488t·hm^-2(12.73%)。纹荚相思乔木层地上部分生物量为51.130t·hm^-2,地下部分为13.760t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的64.43%和17.34%;草本层生物量为0.093t·hm^-2(0.12%);凋落物层生物量为14.369t·hm^-2(18.11%)。3种人工林地上各器官生物量均表现为:树干>树枝>树皮>树叶。这3种人工林生态系统总生物量与乔木层生物量排序相同,表现为木麻黄(82.40t·hm^-2)>尾巨桉(80.46t·hm^-2)>纹荚相思(79.35t·hm^-2),且生物量分配格局均为乔木层>凋落物层>草本层。3种人工林的净生产力表现为木麻黄(16.21t·hm^-2·a^-1)>尾巨桉(14.00t·hm^-2·a^-1)>纹荚相思(12.51t·hm^-2·a^-1)。凋落物碳氮养分年总归还量表现为木麻黄(3.953t·hm^-2·a^-1)>尾巨桉(3.329t·hm^-2·a^-1)>纹荚相思(2.751t·hm^-2·a^-1)。     

漏缝地板发酵床对育肥羊养殖气体排放的影响及微生物学机理

为明确漏缝地板发酵床对育肥羊养殖过程氨(NH₃)和温室气体排放特征的影响机制,本研究设置地面和漏缝地板发酵床两个试验处理,测定分析了育肥羊养殖过程NH₃、氧化亚氮(N₂O)、二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)的排放特征,并采用宏基因组学解析了影响上述气体排放的微生物学机理。试验结果表明,与地面相比,漏缝地板发酵床能够显著降低育肥羊养殖过程的NH₃排放(P<0.05),其NH₃排放速率为21.64～58.92 mg·m^-2·h^-1,NH₃累积排放量为86.36±1.06 g·m^-2,减排率达58.60%。漏缝地板发酵床同样也能显著降低育肥羊养殖过程的CH₄排放速率(P<0.05),其CH₄累积排放量为26.66 g·m^-2,减排率可达64.42%。然而,漏缝地板发酵床会使得...     

我国典型省份小麦和玉米农田化学氮肥施用与生产运输过程的温室气体排放量估算

基于相关统计数据,通过文献调研方法,估算了我国河南、河北和山东3个典型省份在小麦和玉米上消费的化学氮肥产生的温室气体排放量,包括化学氮肥施用产生的土壤N_2O直接排放、通过挥发沉降和淋溶径流途径损失的氮素导致的N_2O间接排放以及不同种类化学氮肥在生产和运输过程中的温室气体排放。结果表明:河南、河北和山东3个典型省份在小麦上消费的化学氮肥产生的温室气体排放量分别为1536万、847万、1153万t CO_2–eq·a–1,单位播种面积温室气体排放量分别为2.85、3.61、3.09 t CO_2–eq·hm–2·a–1,单位产量温室气体排放量分别为0.46、0.60、0.51 t CO_2–eq·t~(–1)·a~(–1);相应省份在玉米上消费的化学氮肥产生的温室气体排放量分别为717万、720万、912万t CO_2–eq·a–1,单位播种面积温室气体排放量分别为2.19、2.27、2.92 t CO_2–eq·hm–2·a–1,单位产量温室气体排放量分别为0.40、0.43、0.46 t CO_2–eq·t~(–1)·a~(–1)。研究表明,化学氮肥消费带来的温室气体排放主要来自于化学氮肥在生产过程中的温室气体排放以及化学氮肥施用导致的土壤N_2O直接排放这两部分。     

秦岭火地塘林区不同海拔不同林型土壤CO_2、CH_4、N_2O通量研究

二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)、氧化亚氮(N_2O)是3种主要的温室气体,温带森林土壤是CO_2、N_2O重要的源,是CH_4重要的汇,以前的研究大部分都关注这3种温室气体在时间上的变化,而很少开展在空间变化上的研究。2014年10月至2015年10月,采用静态箱-气相色谱法对秦岭南坡火地塘林区不同海拔(海拔1 560、1 585、1 963、2 040、2 160m,分别为落叶阔叶林、温性针叶林、温性针叶林、寒温性针叶林、落叶阔叶林)森林土壤CO_2、CH_4和N_2O通量进行了为期1a的监测。结果表明,CO_2全年都为排放,季节波动较大,总体上随海拔增加排放量减少,海拔由低到高(包括3种林型)年排放量依次为:19.12、12.53、11.78、16.95、14.87t·hm^-2;CH_4全年主要为吸收,在非生长季出现排放,季节波动幅度较大,总体上随海拔增加吸收量增加,海拔由低到高年通量依次为:-2.57、-3.60、-5.94、-5.59、-3.92kg·hm^-2;N_2O全年以排放过程为主,存在吸收现象,季节波动幅度不大,海拔对其通量影响不明显,海拔由低到高年排放量依次为:0.23、0.62、0.63、0.60、0.95kg·hm^-2。土壤温度是影响CO_2、N_2O通量的关键因子。5个样地森林土壤CO_2通量与土壤铵态氮含量(20～40cm)显著相关(P<0.05)。高的土壤NH_4^+含量对CH_4的吸收有抑制作用。在冻融交替期,降雨对N_2O的通量有明显影响。海拔由低到高5个样地的GWP(全球增温潜势)分别为:119.13、12.65、11.85、17.02t·hm^-2和15.07t·hm^-2。     

东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征

【目的】玉米的总产量在我国三大主粮作物中最高,位居世界第二位。东北三省玉米种植面积占全国的39%,而资源投入相对较低。本研究旨在明确东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征。【方法】基于生命周期评价（life cycle assessment）方法,采用适用于东北三省玉米生产的活性氮损失模型,定量化评价东北三省2007—2016年玉米生产系统的资源投入（肥料、农药和柴油等）及其相关的活性氮损失和温室气体排放等环境风险。【结果】东北三省玉米生产资源投入在时空尺度上均存在较大差异。吉林省玉米生产的平均总施肥量为400 kg·hm^-2,单产为7 065 kg·hm^-2,平均单位面积温室气体（GHG）排放量为2 965 kg CO₂ eq·hm^-2,均为三省最高,而碳、氮足迹较低,平均单位面积活性氮（Nr）损失量为中间水平且年际间变化不大。辽宁省的平均氮肥投入量为198 kg·hm^-2,Nr损失量为20.8 kg N·hm^-2,碳、氮足迹为493 kg CO₂ eq·Mg^-1和3.53 kg N·Mg^-1,均为最高。单产为5 966 kg·hm^-2,处于中等水平,GHG排放量年际间变化不大。黑龙江省平均施氮量为149 kg·hm^-2,单产水平为5 318 kg·hm^-2,Nr损失量和GHG排放量等均为三省最低,碳、氮足迹均处于中等水平。时间尺度上,2008—2015年东北三省玉米种植面积逐年增大,累积增加了5.73 Mhm²。2015年东北三省玉米产量最高,达91.2 Mt（百万吨）;2007—2016年玉米平均总产量占全国的32%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占13.9%、11.7%和6.7%;10年平均种植面积占全国的30%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占14.7%、9.3%和6.4%。东北三省玉米10年平均单产为6 116 kg·hm^-2,平均单产最高年份为2013年,为6 824 kg·hm^-2。2007—2016年10年间东北三省玉米生产的肥料投入整体呈上升趋势,氮肥稳中有降,磷钾肥逐年升高,2014—2016年3年肥料增长趋势大幅减缓,逐渐趋于稳定,10年间氮、磷、钾肥平均用量分别为177、101和70.2 kg·hm^-2。2007—2016年,东北玉米生产农药投入量呈现稳步上升趋势;柴油投入量前4年较为稳定,后逐渐上升。东北玉米生产10年间的平均农药用量为10.2 kg·hm^-2,平均柴油用量为94.6 L·hm^-2。10年间玉米生产（2007—2016）平均单位面积Nr损失量和GHG排放量分别为19.0 kg N·hm^-2和2 770 kg CO₂ eq·hm^-2。Nr损失量10年间较为稳定。2007—2008和2009—2011年玉米生产的平均GHG排放量呈下降趋势,2012—2016年呈稳定上升趋势,2016年达到最高的3 045 kg CO₂ eq·hm^-2。氮肥田间施用产生的氨挥发是玉米生产中活性氮损失的主要途径,硝酸盐淋洗损失次之,而氧化亚氮排放占比最低。温室气体的主要排放环节为肥料生产运输与田间施用。10年间,东北玉米生产的平均氮足迹和碳足迹分别为3.16 kg N·Mg^-1和459 kg CO₂ eq·Mg^-1。【结论】东北三省玉米生产的资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,吉林省的平均肥料投入量比黑龙江省高124 kg·hm^-2,GHG排放量高524 kg CO₂ eq·hm^-2;在时间尺度上,10年间东北三省玉米生产的氮肥投入量为170—182 kg·hm^-2,Nr损失量变化范围为18.4—19.4 kg N·hm^-2,为我国玉米主产区中较低的氮肥投入与损失量。玉米生产碳、氮足迹的高低主要取决于资源投入（尤其是氮肥投入）与单产水平之间的平衡。东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征分析有助于明确现阶段限制因素与主控因子,为优化养分管理实现粮食安全和碳减排的双赢提供理论支撑。     

绿肥还田对贵州黄壤玉米产量及温室气体排放的影响

通过研究贵州省冬闲田种植光叶紫花苕、箭舌豌豆、黑麦草和油菜4种绿肥还田对后茬玉米产量和土壤温室气体排放的影响,筛选可以减少或一定程度上遏制农业温室气体排放的绿肥。结果表明：（1）箭舌豌豆处理CO₂平均排放通量最高,为79.67 mg/（m²·h）,油菜处理最低,为66.53 mg/（m²·h）,但各处理间无显著差异;与冬闲相比,除油菜处理外,其他绿肥处理均促进CO₂排放。（2）所有绿肥处理均促进CH₄排放,冬闲CH₄累积通量为负值,表明绿肥还田导致土壤由CH₄汇变为弱排放源。（3）与冬闲相比,除箭舌豌豆处理外,其他绿肥处理对N₂O累积排放量均有抑制作用。（4）CO₂对全球变暖贡献占主导,N₂O次之,CH₄所占比例最小。（5）绿肥还田均可提高玉米产量,且光叶紫花苕绿肥处理产量显著高于冬闲,单位产量温室气体排放强度也较小。因此,综合考虑环境效益和生产效...