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。     

农业减排温室气体的技术措施

大气中温室气体含量的不断增加是影响今后气候变化的重要因素。如何减少温室气体的排放是当今世界各国十分关注的问题。本文根据当前我国农业生产及农村经济状况,研究了农业减排温室气体的各种可能途径,并初步分析了各种途径的减排潜力及存在的问题,为我国政府及有关部门应因气候变化的决策工作提供依据     

香港温室气体排放及驱动因素分析

研究并总结香港温室气体排放特征和气候行动的有益经验,可为全国其他地区的减排行动提供科学依据。利用脱钩指数和LMDI因素分解模型分析了1992—2015年香港温室气体排放变化特征、结构特征和主要影响因素。结果表明:(1)研究期内香港温室气体排放和能源消费已初步实现达峰,峰值均出现在2014年;2015年碳强度比2005年降低了40.82%,已实现2030年目标;(2)香港碳排放与经济发展为非常理想的强脱钩状态;(3)能源消费碳排放对香港碳排放总量起的是减排作用,非能源消费碳排放起的是增排作用;能源强度、能源消费碳排放系数和碳强度这3个驱动因素的累积影响对香港起了积极的减排作用,能源强度因素贡献最大;人均GDP、人口、能源结构和碳排放结构因素的累积影响对香港一直起增排作用,人均GDP和人口因素的累积增排贡献最大,高耗能的发电行业能源消费比例和碳排放比例居高不下是能源结构和碳排放结构因素起增排作用的重要原因。清洁发电、节约用电是未来香港气候行动的工作重点。     

Integrated Assessment Modeling of Air Pollution in Four European Countries

The integrated assessment modeling on acid rain has incorporated several related effects and pollutants into a multi-pollutant/multi-effect approach, resulting in complex integrated models and policy assessments. The development and implementation of effects-oriented cost-effective emission reduction strategies in Europe are based on integrated assessment models. The project on national integrated assessment modeling in Finland, Denmark, Spain and Sweden aimed to support the national evaluation of European emission reduction strategies. The tasks covered the comparison of inventories and projections for emissions of sulfur, nitrogen oxides, ammonia and volatile organic compounds, assessment of control techniques and related costs, concentration and deposition scenarios to estimate environmental effects of acidification, eutrophication and ground-level ozone and their temporal aspects, uncertainty analyses on both individual modules and whole integrated models, and dissemination of results to stakeholders. The integrated assessment modeling provided a consistent framework for the harmonization of input data and in-depth scientific research tasks on emissions, pollutant loading and impacts including comprehensive uncertainty analyses, and facilitated the dissemination of knowledge to policy-makers.     

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。     

孔隙结构对水稻土温室气体排放的影响

土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放.为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验.设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(RP)3个处理.应用X射线CT成像技术分析不同处理土壤孔隙结构,通过静态箱法测定水稻生长过程...     

静态箱法测定旱地农田温室气体时密闭时间的研究

应用自动观测装置对华北平原冬小麦田典型天气条件下密闭箱内气体排放通量进行了连续测定,分析了不同气体排放通量的变化过程,研究了密闭时间对其产生的影响.结果表明：测定CO2的密闭时间应不超过25min,测定N2O的密闭时间以15～30min为宜,测定CH4的密闭时间应在30min以内.此结果对静态箱法测定农田温室气体具有重要的参考价值.     

中国粮食生产的温室气体减排策略以及碳中和实现路径

作为世界上最大的农业生产国和温室气体排放国,我国承诺力争到2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。国家“双碳”目标给农业生产带来很大的减排挑战,因为农业源温室气体排放约占我国碳排放总量的14%。粮食生产是农业源非CO₂温室气体的主要排放源,归因于过量灌溉和施肥引起的稻田甲烷(CH₄)和土壤氧化亚氮(N₂O)排放。在碳达峰后,粮食生产温室气体的排放占比和减排重要性将越来越大。我国粮食生产究竟能否实现碳中和,以及如何实现碳中和仍不明确。本文综述了我国粮食生产碳排放的源汇效应和时空特征,总结了稻田CH₄和土壤N₂O减排以及农田土壤固碳的有效措施,解析了固碳减排之间的“此消彼长”效应和应对策略,明确了粮食生产实现碳中和的潜在路径,并对未来固碳减排的研究方向进行了展望。     

发达国家温室设施自动化研究的现状

温室设施在世界范围内得到了广泛的应用。一些国家在实现自动化的基础上，正朝着完全自动化、无人化的方向发展。文中介绍了日本、韩国等在温室设施自动化研究中在生态环境因素控制、作业自动化等方面的现状，尤其是各国较有特色的方面。这将对发展我国的温室设施具有参考价值。     

发达国家温室设施自动化研究的现状

温室设施在世界范围内得到了广泛的应用。一些国家在实现自动化的基础上，正朝着完全自动化、无人化的方向发展。文中介绍了日本、韩国等在温室设施自动化研究中在生态环境因素控制、作业自动化等方面的现状，尤其是各国较有特色的方面。这将对发展我国的温室设施具有参考价值。     

畜牧业温室气体排放影响因素及其减排研究

全球变暖是人类共同关注的话题,其中仅由畜牧业引起的温室气体排放量占全球总排放量的18%,成为导致全球变暖的主要因素之一,因而对畜牧业温室气体排放机制及其影响因子的研究具有十分重要的意义。本文对动物肠道甲烷排放、动物粪便管理系统甲烷及氧化亚氮排放研究进展进行了综述,并在分析不同方法估算我国畜牧业温室气体排放量的基础上,针对各排放因子提出了相应的减排措施。     

除草剂对土壤温室气体排放的影响

试验设对照、尿素、尿素＋草甘膦和尿素＋丁草胺4个处理,尿素氮用量为200mg·kg-1干土,除草剂用量为10mg有效成分·kg-1干土。在实验室恒温培养条件下,研究除草剂对菜田土壤温室气体排放的影响。结果表明,菜田土壤中施用氮肥显著增加了温室气体N2O、CO2和CH4的排放。尿素氮肥中添加草甘膦显著抑制N2O、CO2的排放,分别比尿素处理降低48.4%和20.2%;添加丁草胺显著抑制N2O排放,比尿素处理降低23.2%,对CO2排放略有减少但不显著;草甘膦和丁草胺对CH4排放都无明显影响。这说明除草剂对土壤温室气体的排放具有显著影响,但不同除草剂品种的效应也存在明显差异。因此,在农田温室气体排放估算时应考虑除草剂的施用对温室气体减排所产生的效果。     

沸石和过磷酸钙对鸡粪条垛堆肥甲烷排放的影响及其机制

为研究沸石和过磷酸钙对畜禽粪便高温好氧堆肥过程中甲烷(CH_4)排放的影响,选用蛋鸡粪和米糠为试验材料,以沸石和过磷酸钙为堆肥添加剂,进行了46 d的好氧堆肥试验,监测了堆肥试验过程中CH_4排放通量的变化,并通过PCR-DGGE和荧光定量PCR方法对产甲烷菌群落结构和数量进行了分析。结果表明:CH_4的排放主要集中在堆肥中后期的腐熟阶段,添加沸石和过磷酸钙延后了CH_4排放的高峰期,并且削减了CH_4排放的峰值,对照处理在堆肥第31天达到排放峰值(CH_4,66.08 g/(m~2×d)),沸石处理和过磷酸钙处理的排放峰值分别在堆放第35天和39天,分别为CH_4 30.24 g/(m~2×d)和27.38 g/(m~2×d),添加沸石和过磷酸钙分别降低47.23%和56.20%的CH_4排放总量,减排效果显著。添加沸石和过磷酸钙均没有对产甲烷古菌的群落结构造成显著影响;但是添加沸石和过磷酸钙可以增大堆肥后期透气性,提高堆肥后期CO_2/CH_4比,降低产甲烷古菌的绝对数量。因此,沸石和过磷酸钙能够作为工厂化鸡粪条垛堆肥添加剂,有效削减CH_4排放,且过磷酸钙效果更佳。     

硝化抑制剂与尿素配施对旱地土壤温室气体排放及硝化微生物的影响

为明确施肥措施对旱地土壤温室气体排放的综合效应及微生物机理,采集典型麦田土壤进行室内微宇宙培养,研究了双氰胺(DCD)和烯丙基硫脲(ATU)分别与尿素配施对旱地土壤氮素转化及N₂O、CO₂和CH₄排放的影响,同时监测了不同类型微生物群落的动态变化。结果表明氨氧化细菌(AOB)主导了施氮麦田土壤硝化过程及N₂O排放。单施尿素促进AOB迅速繁殖,使N₂O排放总量提高235%,同时促进了细菌生长,CO₂排放量增加18.5%。DCD与尿素配施极大程度抑制了AOB的生长,显著降低了N₂O排放(59.4%),但促进了细菌的生长并提高了CO₂的排放总量(50.6%)。而ATU与尿素配施同时抑制了真菌、细菌和AOB的生长,对反硝化细菌的影响则相反,使CO₂和N2O排放分别下降28.4%和35.2%。与不施肥相比,氮肥及与两种硝化抑制剂配施均显著降低了CH4的排放量。3种温室气体的综合温室效应在处理间差异显著...     

低碳氮比条件下猪粪堆肥氨气和温室气体排放

针对养殖场粪便产生量大、外加碳源物质成本高,堆肥需要添加大量的碳源物质,并且猪粪堆肥实际生产过程中氨气(NH_3)和温室气体(GHG)排放数据缺乏的问题,开展了低碳氮比(C/N)条件下的猪粪堆肥试验。试验采用箱式堆肥法,使用Innova 1312对氨气(NH_3)、氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)气体进行24h在线连续监测。结果表明:堆肥箱体内日平均温度超过50℃的持续天数均超过10d,满足国家相关标准的无害化要求;经过31d的好氧发酵,每千克初始原料鲜重的NH_3、N_2O、CH_4和CO_2的累计排放分别为2.27、0.07、0.24、135.72g,NH_3的排放主要集中在堆肥第1周和翻堆后10d,分别占总排放的31.09%和36.15%,GHG排放主要集中在第4周,占总排放的30.9%;在不考虑CO_2时,N_2O是GHG的主要贡献气体,贡献率为72.02%。堆肥过程中物料气体(NH_3、N_2O、CH_4和CO_2)累计排放量均与p H值呈现良好的正相关(P0.01)、与含水率和C/N呈现良好的负相关(P0.01)。建议对猪粪堆肥过程中NH_3的控制应集中在堆肥第1周和翻堆后,GHG减排应重点关注堆肥后期N_2O的排放。     

测土配方施肥项目固碳减排计量方法学探讨

固碳减排计量是进行减缓气候变化的碳交易机制的基础工作,而适合项目计量的计量方法学是实现交易的基础工具。我国正在大力推广的测土配方施肥项目在合理利用肥料、提高产量的同时,也表现出重要的农业温室气体的减排作用。为了给未来编制测土配方施肥方法学标准文本提供依据,本文从边界和基准线的设定、碳库和关键排放源的选取、固碳减排的计量方法等方面探讨了测土配方施肥项目固碳减排计量方法学问题。     

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。     

生物炭与沼液混施对杨树人工林土壤温室气体排放的长期影响

  目的  明确不同生物炭和沼液添加量对杨树人工林土壤温室气体排放的影响。  方法  依托长期生物炭和沼液混施野外观测样地,于2019年7月到2020年1月测定不同生物炭（B0, B1, B2）和沼液（C, L, M, H）添加处理的土壤温室气体排放通量,于2019年9月和2020年1月测定土壤理化性质。通过统计分析,揭示生物炭和沼液对土壤温室气体排放的影响。  结果  添加生物炭的土壤总碳（B1: 2.42 ± 0.14%, B2: 2.75 ± 0.14%）显著高于未添加生物炭的土壤（B0: 1.83 ± 0.04%）。同样,添加生物炭的土壤总氮（B1: 0.22 ± 0.01%, B2: 0.24 ± 0.01%）显著高于未添加生物炭的土壤（B0: 0.18 ± 0.01%）。沼液添加显著提高土壤总氮含量,但生物炭与沼液对土壤总碳和总氮不存在显著交互作用。在冬季,沼液和生物炭均显著影响土壤NH₄+-N含量,且两者存在显著性的交互作用;沼液显著增加土壤NO₃?-N含量。在野外监测时间内,沼液显著提高了土壤N₂O和CH₄的累积排放量,增强了总增温潜势。与未添加沼液（C）处理相比,低（L）、中（M）和高剂量（H）沼液添加处理的总增温潜势分别增加了30%、40%和44%;而生物炭对土壤温室气体累积排放量和总增温潜势的影响不显著。  结论  生物炭单次添加7年后对温室气体排放的抑制效应不明显,甚至可能增加土壤温室气体的排放。沼液每年3次添加显著促进土壤温室气体的排放。因此,建议进一步研究老化效应对生物炭抑制土壤温室气体排放能力的潜在机制以及生物炭与沼液（氮肥）配施的最佳比例,以改善土壤环境并减少温室气体排放。     

施肥方式与施用生物质炭对设施菜地氨排放的影响

采用通气法对设施菠菜和黄瓜在施用生物质炭与翻耕措施下土壤氨气(NH3)排放进行观测,探索设施菜地NH3减排的有效途径.观测表明,设施菠菜与黄瓜土壤NH3排放主要发生在施肥后一周内.在施化肥氮总量300 kg/hm2条件下,设施菠菜不施生物质炭和表施生物质炭处理的NH3排放量分别占总氮投入量的8.00％和10.15％,而...