旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易量核算

碳排放交易是促进全球温室气体减排,减少全球二氧化碳排放所采用的市场机制。测土配方施肥对于减少中国集约化农业生产区化肥施用量,减排温室气体(greenhouse gas,GHG)具有重要作用。该研究按照碳交易方法学的基本流程,撰写了基于DNDC(denitrification-decomposition)模型的测土配方施肥减排GHG的碳交易计量方法,并以山东省桓台为例,测算了该县实施测土配方施肥减排GHG的可交易碳贸易量。主要结论有1)桓台县麦-玉轮作系统施肥存在着氮、磷过量,钾基本适度的现象,氮、磷、钾平均施肥量达到了515.1、289.5和145.7 kg/hm2。2)山东省桓台县麦-玉轮作系统实施测土配方施肥可交易的碳贸易量为26 485.8 t(以CO2当量计,下同),其中农田减排占35.3%、氮肥生产减排占58.3%、磷肥生产减排占6.8%、钾肥增加排放0.01万t,占-0.4%。各个乡镇由于耕地面积及施肥量的不同,减排量存在一定的差异。3)按照2016年3月深圳碳交易市场中国核证减排量价格计算,桓台县实施农田测土配方施肥GHG减排项目可实现总收入1 286.4万元,满足小型碳交易项目要求。4)以DNDC模型为主要计量工具的测土配方施肥碳交易方法学,可以实现县域或更大区域实施测土配方施肥减排碳交易量核算,对未来测土配方施肥GHG减排碳交易项目的实施具有重要意义。     

秸秆生物黑炭农业应用的固碳减排计量方法学探讨

秸秆或生活垃圾热裂解转化生物黑炭的产业化技术已经成熟,生物黑炭固碳减排方法学是进行自主碳交易的必备技术依据。基于河南三利新能源有限公司生物黑炭的生产工艺,对秸秆燃烧（基线）和转化生物黑炭以及农业应用（项目）整个系统全生命周期的温室气体的排放量和碳汇清除量进行了评价。采用该方法学,对已经进行的秸秆生物质黑炭的生产和稻田施用的总效应初步估计为秸秆产生净碳汇249-398kgCO2-e·t^-1。可以看出秸秆生物黑炭具有显著的固碳减排效果。     

测土配方施肥研究的文献计量分析

测土配方施肥是推进新农村建设的一项重要举措。运用文献计量学方法,以中国基础知识设施工程文献数据库中的4数据库和美国科学信息研究所的Web of Science数据库中的6数据库为数据源,分别从论文发表时间、刊登期刊、被引频次、学科及研究方向、研究人员及研究单位、资金支持、研究物种和研究区域等方面对中外截止至2016年6月以来发表的测土配方施肥研究文献进行计量统计。结果表明,国内相关文献发表数量与政策实施保持了高度一致性,2005年文献数量开始激增,2010年之后论文数量保持较平稳波动;农林科研院校和地方土壤肥料工作站是国内测土配方施肥研究的中坚力量;目前测土配方施肥技术主要应用在水稻、玉米、小麦和马铃薯4大粮食作物上,研究区域主要集中在我国东部地区的省份和13大粮食主产区,西部研究较少;测土配方施肥的研究未来方向是往计算机软件及计算机应用、林业等学科专业方向倾斜。     

我国农业中的测土配方施肥

根据笔者的实践，阐述了目前我国正在进行的测土配方施肥行动的意义、测土配方施肥的主要工作内容、目前需要解决的科学问题等。同时介绍了目前在我国测土配方施肥中土壤养分化验的新方法等。     

测土配方施肥项目十五年进展与展望

为系统总结测土配方施肥对我国科学施肥工作的重要贡献,对测土配方施肥项目实施15年的发展进程进行了归纳,划分为启动扩大阶段(2005～2009年)、整建制推进阶段(2010～2014年)、绿色发展阶段(2015～2019年)。利用国家测土配方施肥管理系统统计数据,研究了项目在构建我国土壤及作物肥效基础数据库、推动土壤肥料技术普及和提升农民科学施肥水平等方面取得的成效。结果表明,15年来测土配方施肥项目累计采集土壤样品2046.7万个、植株样品152.6万个,分析土壤样品1833.9万个、植株样品129.9万个,开展小区试验40.3万个、大田示范76.7万个,发布肥料配方31.1万个,培训农民3.26亿人次,化肥施用总量和单位面积化肥用量分别较峰值下降10.3%和10.1%,氮肥利用率提升11.7个百分点,2019年实现测土配方施肥推广面积1.38亿hm²。测土配方施肥项目成效显著,但在管理、技术等方面仍存在一些问题,特别是在测试化验、推荐施肥指标体系、技术物化、高效施肥技术推广等方面仍有改进和提升的空间,建议围绕农业绿色发展主线,进一步夯实测土配方施肥基础性工作,加强高效肥料品种和施肥技术的研发,强化技术推广,服务乡村振兴战略实施。     

我国农业中的测土配方施肥

根据笔者的实践,阐述了目前我国正在进行的测土配方施肥行动的意义、测土配方施肥的主要工作内容、目前需要解决的科学问题等。同时介绍了目前在我国测土配方施肥中土壤养分化验的新方法等。     

辽宁花生测土配方施肥技术参数研究

采用二次回归"3414"试验设计,对辽宁花生种植区测土配方施肥中的一些重要参数进行了研究,得出了以下结论:百公斤经济产量需肥量,N为4.69kg,P2O5为1.13kg,K2O为1.81kg;土壤养分校正系数,N为0.82,P2O5为0.31,K2O为0.30;肥料利用率,N为35.76%,P2O5为10.68%,K2O为25.78%。施肥参数在地区之间差异较大。     

测土配方施肥仪器

济南安博实验室通用设备有限公司是专门从事实验室设备研究、开发、生产、销售的专业性公司。 公司一贯坚持“为社会提供高质量的产品及高质量的服务”的宗旨，奉行“开拓进取、诚信负责”的企业精神，本着“专业服务、用户第一、信誉至上”的原则，愿与国内广大用户一起，积极推动化验、检测事业的发展。     

聚类分析在测土配方施肥中的应用

对浙江省慈溪市2007 ～ 2009年2 043个耕地土样的有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量进行了聚类分析,将慈溪市耕地养分划成5个类型区,根据各类型区特点,提出了相应的作物配方施肥建议.     

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(CO_2、N_2O和CH_4)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CO_2和N_2O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施(M_2NPK)处理土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收量均显著高于施化肥处理(P0.05);施用化肥处理土壤CO_2、N_2O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO_2排放通量最高,而土壤N_2O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N_2O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(M_2NPK)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M_2NPK)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 CO_2-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。     

稻田秸秆还田的土壤增碳及温室气体排放效应和机理研究进展

秸秆还田是水稻生产中普遍采用的一项措施,具有固碳和促进养分元素循环、减少生产中的化肥施用等生态环境功能,但亦存在温室气体排放问题。鉴于秸秆还田对稻田产生固碳和温室气体增排的双重效果,本文综述了稻田生态系统秸秆资源利用现状,探讨了秸秆还田的土壤增碳效应,总结了秸秆还田下的温室气体(CO2、N2O和CH4)排放过程及其微生物过程机理。提出了应加强秸秆还田增碳过程中的物理–化学过程与微生物过程的耦合机理及其对固碳功能的作用机理、稻田温室气体产生机制与控制途径的研究,以实现稻田土壤固碳减排增汇和增产的共轭双赢作用。     

秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量（0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2）对免耕稻田温室气体（CO2、CH4和N2O）排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

长期不同施肥措施下黑土有机碳的固存效应

利用开始于1979年的黑土长期定位试验,研究长期不同施肥措施下土壤有机碳含量演变特征、固碳效应及外源碳输入对土壤固碳的贡献。结果表明:长期单施化肥土壤有机碳含量较试验前下降了11.6%~16.1%,有机肥与化肥配施土壤有机碳含量呈上升趋势,常量有机肥化肥配施(MNP、MNPK)土壤有机碳含量分别上升了6.5%和8.4%,二倍量有机肥化肥配施(M2N2、M2N2P2)土壤有机碳含量分别上升了7.7%和11.6%。不施肥和施化肥土壤有机碳储量呈现亏缺,亏缺量在3.5~6.1t/hm2。有机肥与化肥配施土壤有机碳储量表现为盈余,M2N2P2处理盈余量最高,达到1.9t/hm2。年均有机碳投入量与土壤固碳速率呈显著的线性正相关,表明黑土仍具有一定的固碳潜力。黑土碳投入的转化效率为34.1%,若要维持黑土有机碳库平衡,则每年至少投入1.416t/hm2有机碳。可见,在黑土区增加土壤碳投入(有机肥)仍然是最有效的土壤固碳措施。     

长期不同施肥下太湖地区稻田净温室效应和温室气体排放强度的变化

利用田间观测和模型预测方法对太湖地区一个长期不同施肥处理的稻田生态系统进行了稻季温室气体排放观测和净温室气体排放强度分析。结果表明,不同施肥管理下,稻田土壤有机碳含量不同程度提高,有机无机肥料配施较单施化肥处理显著提高有机碳库储量,并且秸秆处理略高于猪粪处理。与不施肥处理相比,长期施用肥料显著提高了稻田生态系统CH4和CO2的排放量,有机肥料与化肥配施较单纯施用化学肥料下土壤碳（CO2和CH4）排放增加,但化肥配施秸秆与化肥配施猪粪下稻田生态系统CH4和CO2的排放没有显著差异。不同施肥处理下,稻田生态系统净温室效应表现为CFM≈CFS〉CF〉NF,但水稻生产的净温室气体排放强度并没有显著性差异。因此,在提高水稻产量的同时,有机无机配合施肥并没有提高净温室气体的排放强度。     

中国耕地利用净碳汇与农业生产的时空耦合特征

深入分析中国耕地利用碳源/汇,可为实现双碳目标提供耕地领域的数据参考。以中国30省(市、自治区)作为研究范围(港、澳、台、西藏数据缺失过多,难以纳入分析),核算耕地利用碳排放、碳吸收量,根据二者差值分析净碳效应,刻画其时空演进特征,进而采用耦合协调度与改进的Tapio耦合指数探索净碳效应与农业产值的关系变化。结果表明:(1)20年间,耕地利用碳排放量均值为2.33×10⁸ t,呈先升后降态势,于2015年达到峰值2.63×10⁸ t;碳吸收量则由5.19×10⁸ t升至7.86×10⁸ t;净碳汇由3.19×10⁸ t增至5.40×10⁸ t,表明中国耕地利用系统始终呈现为碳盈余,碳汇效应随时间推移不断增强。(2)就时序特征而言,净碳汇历经波动不定、高速增长、稳定增长3个阶段。从空间格局来看,净碳汇呈自东向西逐次递减的分布特征。(3)从数量角度而言,中国耕地利用净碳汇与农业生产的关系已由全局失调改善为部分协调;从速率角度而言,二者增速关系在多数年份体现为经济主导型耦合,省域状态由若干类型并存演进为以经济主导型耦合居多。据此,应加快耕地利用方式自农资驱动向技术驱动转型,促进种植业全产业链碳减排,分类分批推进排放大省减源增汇。     

生物黑炭及其增汇减排与改良土壤意义

国际上对将农田废弃物制成生物黑炭施用于土壤作为农业增汇减排的一种关键途径的呼声越来越高。通过文献资料调研,介绍了生物黑炭的基本性质及其碳稳定性,对农田土壤的改良效应,并讨论其在农业增产和增汇（碳）中的作用。结果表明,作物秸秆无氧高温热解制备的生物炭具有高度的芳香化、物理的热稳定性和生物化学的抗分解性。施用于土壤大幅度提升土壤碳库,并因其结构性质有利于农田土壤固持养分,提高养分利用率,改善微生物生境,从而达到提高土壤质量而促进作物增产的双赢效果。     

不同水氮管理对日光温室番茄产量及土壤无机氮的影响

以传统水氮管理为对照,分别采用氮素实时监控技术对保护地番茄主要生育期进行氮素追施优化管理,同时结合小管出流的灌溉方式及夏季休闲季添加小麦秸秆-氰氨化钙的优化水氮管理处理并根据课题组同一地区多年的番茄氮素优化管理经验得出的推荐水氮管理处理,即将氮素追施量定为N 300 kg/hm2,在番茄第一、三、五穗果实膨大期各追施N100 kg/hm2,比较研究了不同水氮管理措施对保护地番茄产量及土壤无机氮的影响。结果表明:与传统水氮管理相比,在保证番茄产量的前提下,优化水氮管理和推荐水氮管理两季番茄分别减少了63.5%和50%的氮肥追施量,优化水氮管理处理两季番茄分别减少了44%和39%的灌溉用水。此外,优化水氮管理处理还显著提高了番茄全年的总产量,增产约10%。传统的氮素投入使番茄生育期内的土壤无机氮含量保持较高水平,试验结束时,传统水氮管理处理在0-180 cm各土层无机氮残留量均在N 200 kg/hm2以上,其0-180 cm土层无机氮残留总量已超过N 1 500 kg/hm2;而优化水氮管理和推荐水氮管理处理在改进水氮管理措施后,0-180 cm各土层无机氮残留量显著降低,仅为传统水氮管理的1/2,大幅度降低了土壤氮素的淋洗风险,减轻了由于不合理的水氮管理而对环境造成的影响。     

农田土壤有机碳固定机制及其影响因子研究进展

全球气候变暖引起的环境问题已经引起各国政府及科学家的密切关注。农田土壤作为大气CO2的源和库,在全球碳循环中的重要角色日渐被认识。本文围绕土壤固碳的基本问题,总结了农田土壤固碳潜力、土壤有机碳固定机制及其影响因素的国内外研究进展。国内研究表明,目前耕地的地力不稳,土壤有机碳密度较低,农田土壤固碳的潜力较大。因此,加强不同区域农田土壤固碳潜力、固碳过程、固碳机理等方面的研究,设计合理优化的农业管理措施,是今后研究的重点。     

太行山前平原夏玉米-冬小麦轮作生态系统碳截存及其气体调节价值

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平NO（0kgN·hm^-2）,N200（200kgN·hm^-2）,N400（400kgN·hm^-2）,N600（600kgN·hm^-2）的夏玉米-冬小麦季CH4、N2O排放进行了研究,同时估算了其年季净固碳量及其O2气体调节价值,计算了年综合气体调节价值。结果表明,夏玉米-冬小麦农田生态系统为CH4吸收汇和N2O排放源,随着氮肥施入量的增加,其对CH4吸收能力减弱,其N2O排放量增加。夏玉米季N400和N600的CH4平均排放速率显著高于N0和N200（P〈0．05）;冬小麦季N0处理CH4平均排放速率显著低于N600处理（P〈0．05）,冬小麦季N600的N2O平均排放速率显著高于NO处理（P〈0．05）。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200、N400和N600处理CH4排放总量分别为-2．55、-1．99、-0．94和0．47kg·hm^-2·a^-1;其N2O排放总量分别为1．05、1．45、1．67和2．22kg·hm^-2·a^-1。随着氮肥施用量的增加,夏玉米季和冬小麦季转化为NPP的碳量和净固碳量均增加;夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200,N400和N600处理年季净固碳量分别为6224．29,13885．05,14554．35和14521．10kg·hm^2·a^-1;其中N200,N400和N600分别比N0处理增加了123．08％、133．83％和133．30％。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0,N200,N400和N600处理综合气体调节价值分别为10560．19、23602．64、24727．78和24634．24yuan·hm^2·a^-1;N200、N400和N600分别比N0处理增加了123．51％、134．16％和133,27％,以N400处理年固碳量最高。