DNDC模型模拟农田温室气体排放研究进展

在简要介绍DNDC模型(脱氮分解模型)及其在中国的应用与改进基础上,综述了中国学者利用该模型模拟与估算农田温室气体排放和减排调控方面的研究进展,提出未来模型在中国的发展应针对中国农业种植体系的特点,增加模型模块,修正模型参数,建立跨尺度农田生态系统综合评估模型,加强大尺度和长时间序列的温室气体排放模拟与预测研究。同时,加强遥感和地理信息系统技术与模型的结合,以提高区域尺度模拟和预测精度,降低模拟结果的不确定性。     

生物质炭添加对农田温室气体净排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,降低农田温室气体排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭是生物质在缺氧条件下热解产生的固体物质,因其含碳量高、难于分解、比表面积大、疏松多孔等特性,已成为农田温室气体减排研究中人们关注和研究的热点。通过综述农田添加生物质炭对温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响及其机制,以及对温室气体净排放[包括净增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI)]的影响等方面的国内外研究进展,并结合目前国内外生物质炭的研究现状,提出了未来生物质炭在农田温室气体减排领域的研究方向,旨在为生物质炭在农田温室气体减排中的应用提供思路和参考。     

施肥方式和种植年限对春季冻融期稻田土壤温室气体排放的影响

为明确施肥类型和种植年限对冻融期稻田土壤温室气体排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法测定了春季解冻期延边地区不同种植年限和施肥条件下稻田土壤CO₂、CH₄和N₂O的释放通量。结果表明:春季解冻期不同种植年限和施肥类型稻田土壤的CO₂释放量均表现出随解冻进程而逐渐增强特征。单施有机肥稻田CO₂的排放量分别比单施化肥和化肥与有机肥配施提高17.87%和35.39%,排放潜力大。在单施化肥情况下,种植60年的稻田比80年和120年稻田具有更强的CO₂排放潜力。春季解冻期间CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关,而与土壤湿度呈显著对数关系。稻田单施化肥显著促进了稻田土壤CH₄的净排放,且种植60年的稻田比80年和120年稻田具有更强的CH₄释放能力。施用有机肥能显著提高稻田土壤N₂O的排放量,且单施化肥条件下,种植80年稻田解冻期N₂O总排放量分别比60年和...     

生物质炭对土壤温室气体排放影响机制探讨

生物质炭可降低土壤中温室气体的排放,减缓全球气候变暖的进程。目前有关生物质炭对土壤温室气体减排的机制研究较少,文章从对土壤元素的吸附、改善土壤理化性质和影响土壤功能微生物种群结构与活性三个方面探讨了生物质炭影响温室气体排放的机制。     

不同施肥方式对玉米产量和温室气体排放的影响

探讨了旱地玉米常规施肥与调控施肥对产量和温室气体排放的影响和差异。结果表明,整个观察期雨养旱地春玉米农田土壤N2O和CO2表现为净排放,而CH4呈现净吸收的特征;N2O的排放主要集中在施基肥后1个月,占整个季节排放总量的70%以上;2种施肥模式下的N2O排放有明显的差异,与常规施肥相比,调控施肥的N2O排放总量降低70.3%,但是对CH4和CO2排放量的影响均不显著;调控施肥的玉米生产碳强度显著降低了73.91%,而产量显著增加。     

长期施肥下黑土玉米田土壤温室气体的排放特征

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家（公主岭）黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土壤温室气体排放通量进行了监测,并分析了不同施肥处理间玉米田的综合温室效应差异。结果表明：各施肥处理土壤温室气体CO₂和N₂O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施（M₂NPK）处理土壤CO₂、N₂O排放通量和CH₄吸收量均显著高于施化肥处理（P<0.05）;施用化肥处理土壤CO₂、N₂O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO₂排放通量最高,而土壤N₂O排放通量显著低于施肥处理;等施氮量条件下,化肥（NPK）处理土壤N₂O排放通量明显高于秸秆还田（SNPK）处理,而土壤CH₄净吸收量结果则截然相反。从土壤综合温室效应和温室气体强度可分析出,与不施肥（CK）比较,偏施化肥N和NPK处理的综合温室效应（GWP）分别增加了142%和32%,SNPK综合温室效应降低了38%;尤其是有机无机配施（M₂NPK）处理的综合温室效应为负值,为净碳汇。平衡施肥NPK和有机无机肥配施（SNPK和M₂NPK）温室气体排放强度（GHGI）较弱,显著低于不施肥（CK）和偏施化肥（N）处理,其中M₂NPK为-222 kg CO₂-eq·t^-1。因此,为同步实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,有机无机肥配施是东北黑土区较为理想的土壤培肥方式。     

不同保护性耕作模式对农田的温室气体净排放的影响

 【目的】研究吉林省不同保护性耕作模式农田的温室气体的净排放。【方法】以吉林省玉米主产区农田4种保护性耕作模式（玉米留茬垄侧种植技术、玉米宽窄行交替休闲种植技术、玉米留茬直播种植技术和玉米灭高茬深松整地种植技术）为例,分别计算土壤固碳量、农田土壤温室气体排放量及农业物资投入造成的温室气体排放量,并系统计算其温室气体净排放。【结果】4种保护性耕作模式均提高了耕层土壤有机碳（SOC）的含量,其中,玉米宽窄行交替休闲种植技术（CT2）固碳潜力最大,土壤有机碳含量提高了1 955.07 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,玉米留茬直播种植技术（CT3）固碳能力最小,仅提高了1 492.26 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,传统耕作模式（CK）则减少了173.70 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1;4种保护性耕作模式的CO2排放当量（CO2-eq）排放总量平均为5 259.25 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CK的CO2-eq排放总量为5 367.96 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1;4种模式的温室气体排放均主要发生在农业生产物资投入环节,其中氮肥投入为主要的排放促进因素。综合计算表明,4种保护性耕作模式的温室气体减排潜力不同,CT2的温室气体减排潜力最大,其CO2-eq减排量为1 897.56 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CT3则最小,其CO2-eq减排量为225.75 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CK模式则为-6 004.87 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1。【结论】吉林省4种保护性耕作模式均提高SOC含量,且抵消了土壤和物资投入排放的温室气体,是温室气体的汇,而传统耕作没有提高SOC含量,没有抵消土壤和物资投入排放的温室气体,是一个温室气体源。     

不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明,稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征,CO2排放主要集中于8~10月,而CH4排放以7、8月为主,水稻生育盛期时N2O表现出明显的负排放特征,净排放发生于移栽期及秋季晒田期;有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放,导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理,而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6~8月稻田CO2和CH4的排放,与无植株相比,月均通量分别增加了42.9%~226.1%和146.6%~418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响,但对CO2和N2O排放影响不显著。     

湖北省农田生态系统温室气体排放特征与源/汇分析

为了深入了解湖北省农田生态系统的源/汇变化特征,采用《省级温室气体清单编制指南》和IPCC（政府间气候变化专门委员会）2014年推荐的温室气体计算方法,利用2007-2017年湖北省农作物产量、耕地面积等相关统计数据及土壤检测数据,对湖北省农田生态系统的源/汇特征进行分析。结果表明：湖北省农田生态系统的温室气体排放呈先增后降趋势,总体分为较快增长阶段（2007-2010年）、缓慢增长阶段（2011-2014年）和缓慢下降阶段（2015-2017年）三个阶段;农作物碳吸收量波动较大,不同农作物的碳吸收量不同,其中水稻、小麦、油菜籽、玉米的碳吸收量较高,分别占农田生态系统碳吸收总量的44.01%、14.11%、10.66%、9.24%;单位年内,农作物碳吸收量高于温室气体排放量,湖北省农田生态系统具有较强的"汇"功能,然而农作物碳吸收量并不稳定,容易受到微生物分解和秸秆燃烧的影响而减少;2007-2017年农田耕地土壤有机碳增量为13.52 Tg,耕地土壤呈现"汇"的特征。研究表明,湖北省农田生态系统整体呈现"汇"的状态,农作物碳吸收量对农田生态系统源/汇特征变化具有较大影响。适当增加水稻、玉米、芝麻等碳吸收强度较高的农作物种植量,减少秸秆燃烧量,有利于维持农田生态系统"汇"特征,减少向系统外排放温室气体。     

气候变化影响下农田温室气体释放的研究进展

农业活动所产生的温室气体在全球温室气体排放中所占比重较大,对气候变化的影响不可忽视。探索减少农田系统中温室气体(GHGs)释放的方法,是实现“双碳”战略目标的必要手段。本文综述了当前主流的气候变化模型、农田GHGs释放机理,进而剖析了气候变化对农田GHGs释放的影响以及相关模型研究。研究表明,大气温度(T)和CO₂浓度升高都会影响微生物的呼吸作用及活性导致农田GHGs释放量增加。为减少气候变化对农田GHGs释放的影响,可通过改变农艺措施(如覆膜、干湿交替灌溉频率、耕作方式等)以减少农田GHGs释放。本研究可为减少农田GHGs释放提供指导性建议。     

贵州省六盘水市温室气体排放动态分析

[目的]估算贵州省六盘水市温室气体排放量,分析其2005—2014年的动态变化情况。[方法]参照《2006年IPCC国家温室气体清单指南》与《省级温室气体清单编制指南》推荐方法,对2005—2014年六盘水市温室气体排放量进行估算。[结果]2005—2014年六盘水市温室气体总排放量为89 495.78万t,其中,能源部门排放量为75 083.60万t,占总排放量83.90%,是六盘水市温室气体最大的排放贡献源;其次为森林碳汇(20 859.40万t),占总排放量的23.31%;农业生产排放量最小,仅占0.43%。2005—2014年六盘水市人均和单位面积温室气体排放呈持续增加,人均温室气体排放量年均增长18.1%,单位面积温室气体排放量年均增长17.1%,万元GDP温室气体排放量年均降低9.6%。[结论]2005—2014年六盘水市温室气体人均排放量较大,需采取相关措施。     

水分对侧柏林地土壤温室气体排放的影响

以侧柏林地原状土壤为试验材料,利用人工气候箱(TPG-1260-TH)培养,研究不同土壤水分含量(最大田间持水量的20%、40%、60%、80%)对侧柏林地土壤CO2、N2O、CH4 3种温室气体排放通量的影响.结果表明:土壤水分含量为60%时,侧柏林地土壤CO2排放通量最大,平均排放通量为96.351 mg/m2h;...     

等氮量条件下有机肥替代化肥对玉米农田温室气体排放的影响

[目的]明确大田等氮量条件下,有机肥替代化肥对玉米农田土壤温室气体(N20和Co2)排放及其增温潜势的影响,为稳定作物产量、减少化肥投入、减少氮肥流失、提高氮肥利用效率提供理论依据.[方法]2018和2019年大田采用静态箱-气相色谱法,以不施肥(CK)为对照,比较等氮量条件下常规单施化肥(NPK)、有机肥替代30％(...     

不同施肥条件对稻田温室气体排放特征的影响

采用静态箱-气相色谱监测体系研究了上海郊区3种不同施肥条件下稻田系统温室气体(GHGs)排放特征及其全球增温潜能(GWP)。研究结果表明:施肥能显著增加稻田系统CO2的排放通量,但不同施肥条件对其影响差异不显著;施用有机肥能显著增加稻田系统CH4的排放通量,同时也能显著降低稻田N2O排放通量。整个水稻生育期,不施肥CK处理的GWP最低,为14 852 kg CO2·hm-2。相较于CK处理,施用尿素的CT处理、有机无机混施的MT处理和施用有机肥的OT处理分别增加了86.9%、111.5%和134.3%的稻田GWP,表明施肥会增加稻田土壤GHGs的GWP。     

山西省温室气体排放动态分析及等级评估

为了解山西省温室气体排放的动态规律和排放水平,该文采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和基于IPCC的《省级温室气体编制指南》推荐的方法对山西省的温室气体排放进行了动态分析和排放等级评估。结果表明,丛1995年到2012年,山西省温室气体排放呈快速上升态势,17 a间温室气体排放量从32952.74×104t上升为130 640.61×104t,年均增高8.44%。增幅最高的部门是特殊工业(年均增高11.06%)、能源(8.50%)、废弃物(2.68%),农业年均降低3.43%,林业固碳年均增加0.59%。从温室气体构成看,能源占92.29%~96.31%,特殊工业占2.52%~5.47%,其余占0.24%~2.35%。可见能源消费的增加是导致山西省温室气体排放增加的主要原因,林业固碳能力有待提高。万元GDP温室气体排放有所降低,说明山西省碳减排方面的科技在不断进步。人均、地均温室气体排放量和温室气体排放指数增速很快,年均增幅分别达7.42%、8.42%和7.67%。山西省温室气体排放等级持续增高,17年间从中等(Ⅱb)升高至极高等级(Ⅲc),目前距应对气候变暖目标(Ⅰb)已高出了7个亚级,温室气体排放增高的趋势不容忽视。     

水稻品种对三江平原稻田温室气体排放的影响

利用静态箱一气相色谱法研究了三江平原3个主栽水稻品种(空育131、龙粳18、垦鉴稻6)对生长季节稻田CO2、CH4和N2O排放规律、源/汇及其与环境因子关系的影响.结果表明:3个水稻品种的CO2、CH4和N2O平均通量范围分别为405.5 ～ 647.2、9.6 ～20.5 mg·m-2·h-1、4.1 ～6.3 μg...     

不同施肥措施对稻田土壤温室气体排放的影响

选取江西红壤性双季稻水稻土为研究对象,采用盆栽模拟试验研究了4种不同施肥措施即当地农民习惯施肥(FP)、较FP减施20%化肥氮且有机肥替代20%化肥氮(T1)、在T1基础上加施Si、Zn、S三种微肥(T2)和在T2基础上采用20%缓释氮肥替代普通化肥氮(T3)对稻田主要温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响,并对土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、水稻产量的影响进行了分析。结果表明:4种处理稻田土壤CO2的总排放通量均无显著性差异;稻田土壤N2O的总排放量与FP处理相比,T1、T2和T3处理均有显著性减少(P<0.05),分别减少了31.72%、27.17%和43.65%,T3较T2处理显著减少22.83%(P<0.05);稻田土壤CH4的总排放量与FP处理相比,T1、T2、T3处理分别高了13.06%、13.90%、21.97%,其中T3处理差异达到显著水平(P<0.05)。与FP处理相比,T1、T2、T3处理显著提高了SMBC和SMBN的含量(P<0.05),分别提高了18.91%、19.30%、20.07%和28.95%、31.66%、29.96%;T1、T2、T3处理对水稻产量均无显著性影响。稻田土壤CH4和N2O的排放与SMBC和SMBN存在显著的相关性(P<0.01)。总体看,T3处理在降低N2O的总排放量的同时对提升土壤SMBC和SMBN含量具有明显作用。     

农田氨排放影响因素研究进展

从源头上控制对大气中PM2.5贡献率较高的氨排放,对降低大气污染物PM2.5含量、以及减少雾霾污染起着很重要作用。在农业源氨排放中,由农业活动(主要是施肥)导致的氨排放占整个农业源氨排放的40%。因此,总结农田氨排放的研究进展,分析影响农田氨排放的主要因素,描述农田氨排放的规律,对国家制定氨减排措施有指导意义。通过对农田氨排放影响因素的系统分析,发现影响农田系统氨排放的因素包括气象条件(温度、降水、风速和光照强度)、土壤因素(土壤类型、理化特性、含水量等)、施肥因素(肥料种类、施肥量、施肥方式及灌溉和施肥时期)、和农作物(种类,生长时期)。其中最主要的影响因素有:温度、风速、土壤pH、土壤粘粒含量、土壤有机质含量、土壤含水率、肥料类型、施肥量、施肥及灌溉的方式。其中温度、土壤pH、有机质含量以及施肥量与农田氨挥发量呈正相关关系;风速与含水率在一定范围内与氨挥发呈正比关系;土壤粘粒含量与氨挥发呈负相关。上述的研究都是基于合理施肥,增加氮肥利用率,减少氨排放导致的氮损失为目的的,而以减少环境污染物、保持空气质量为目的氨减排措施的研究较少。因此,开展农田氨排放污染系数的确定,建立农业氨排放清单模型的研究,可为环境相关部门有效控制和减少农业污染物的排放,促进农业生产健康良性发展和环境保护起支撑作用。     

不同堆肥处理猪粪温室气体排放与影响因子初步研究

利用封闭式测定箱对两种不同堆肥处理方式的猪粪产生的气体进行了取样，然后通过气相色谱分析仪对其所含二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）进行了测定分析。参考其处理系统获得的温度、湿度、氧气浓度数据，结果表明，在相同条件下，二氧化碳的排放与猪粪内部的氧气状况密切相关，通风良好则排放量就大；而甲烷恰相反，缺氧与较高的湿度会促使甲烷排放；氧化亚氮是其硝化与反硝化过程的产物，若干湿交替，则会增加氧化亚氮的排放量，但其影响因子更为复杂。