小麦－玉米轮作期土壤排放N2O通量及总量估算

对小麦-玉米轮作期周年的N₂O通量进行了测定和总量估算,分析了N₂O通量与土壤温度、地温、气温、降水和施氮量的关系。由实验获知,华北平原栾城农业生态系统实验站的农田N₂O通量(N)为10.6-24.2μg/(m²·h),相应的全年排放总量(N)为0.93-2.11kg(hm²·a)。施用尿素的农田排放N₂O量约占化肥施用量的0.54%,施用有机肥和化肥的农田排放N₂O量占总施氮量的0.70%。     

不同水分管理方式下水稻生长季N2O排放量估算：模型应用

基于田间原位测定结果,作者建立了不同水分管理方式下稻田N₂O排放估算的统计模型. 在模型验证和输入参数检验的基础上, 本研究应用模型估算了20世纪50～90年代我国稻田水稻生长季N₂O直接排放量. 结果表明, 由于水稻种植面积和氮输入量的增加、以及水分管理方式的变化, 稻田N₂O-N季节排放量从20世纪50年代平均每年9.55 Gg增加到了90年代每年32.26 Gg, 同期伴随着水稻单产的增加. 在20世纪50～90年代间, 我国水稻生产的N₂O-N排放量以平均每10 a6.74 Gg的速度递增. 20世纪50年代和90年代稻田N₂O-N季节排放通量平均分别为0.32 kg·hm^-2和1.00 kg·hm^-2, 相当于季节氮输入总量的0.37%和0.46%. 本研究模型估算50～90年代间稻田N₂O季节排放量的不确定性为59.8%～37.5%. 就全国稻田的不同种植区域而言, 长江中下游地区稻田水稻生长季N₂O排放量占全国稻田N₂O排放总量的51%～56%. 20世纪90年代水稻生长季N₂O排放量约占我国农田N₂O年总排放量的8%～11%. 相对于旱地作物而言, 过去几十年水稻生产的发展在很大程度上减缓了我国农业生产的N₂O排放. 然而, 随着水稻生产中节水灌溉的推广和氮肥施用量的增加, 我国稻田N₂O季节排放量预计将相应增加.     

基于 LCA 的市域尺度稻田系统温室气体排放评估方法及实证：以台州市为例

开展稻田温室气体排放量化评估，明确稻田温室气体（greenhouse gases，GHGs）排放的构成、分布及其变化趋势，是推进农业绿色可持续发展的重要前提。基于生命周期评价法（life cycle assessment，LCA），筛选集成稻田CO₂、CH₄、N₂O排放评估模型，提出市域尺度稻田GHGs排放核算框架，并量化分析2001—2017年台州市不同类型水稻GHGs排放的构成、分布及其变化趋势。结果表明：（1）水稻单位面积碳足迹呈现上升趋势，单位产量碳足迹呈下降趋势；单季稻单位面积碳足迹最高（8467 kg∙hm⁻²，以CO₂计，余同），连作晚稻单位产量碳足迹最高（1.28 kg∙kg⁻¹）。（2）2001—2017年台州市水稻田GHGs排放总量呈下降趋势，从1110.52 Gg（以CO₂计，余同）降至557.23 Gg；2017年水稻GHGs排放主要集中于温岭市（131.39 Gg）、临海市（121.64 Gg），玉环市排放量最低（9.37 Gg），早稻和连作晚稻GHGs排放主要集中在温岭市，单季稻GHGs排放集中于临海市。（3）在农资投入碳足迹构成中化肥占比最大（50.46%），单位面积碳足迹结构中CH₄占比最大（75.26%）。通过展开在市域尺度上水稻GHGs排放的核算过程，旨在为农田系统的碳排放提供更加精细化的计算方式，并为寻找更有效的碳减排路径及农田系统的可持续发展提供科学支撑。     

不同水分管理方式下水稻生长季N2O排放量估算:模型建立

我国水稻生产中往往采用多种水分管理方式,如持续淹水、淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉等. 水分管理方式的不同会引起水稻生长季N₂O排放的显著变化. 本研究收集和整理了2005年以前17篇国内外文献报道的有关我国稻田N₂O季节排放通量的71组田间原位测定资料,每组资料包括稻田氮肥施用的种类和施用量、水分管理方式、N₂O季节排放量等数据,旨在建立不同水分管理方式下水稻生长季N₂O直接排放量的估算模型. 分析结果表明,持续淹水稻田N₂O季节排放量与施氮量无明显相关关系,在淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,两者呈极显著线性正相关关系. 持续淹水稻田N₂O季节排放总量相当于施氮量的0.02%. 基于普通最小二乘法（OLS）分析技术建立的线性回归模型估算结果表明,淹水-烤田-淹水的水分管理方式下稻田肥料氮的N₂O排放系数为0.42%,但N₂O季节背景排放量不显著. 在淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,水稻生长季肥料N的N₂O排放系数和N₂O-N背景排放量分别为0.73%和0.79 kg·hm^-2. 残差分析和效能分析显示模型具有较好的适切性. 综合3种水分管理方式,我国稻田水稻生长季N的N₂O排放系数和N₂O-N背景排放量平均分别为0.54%和0.43 kg·hm^-2. 相对于旱作农田而言,水稻生长季肥料N的N₂O排放系数较低,意味着水稻生产较旱地作物可能更有利于减缓我国农业N₂O排放. 本研究建立的模型可以用于我国稻田水稻生长季N₂O直接排放量的估算.     

黄河流域农业生产活性氮排放的时空特征研究

黄河流域是我国的粮食主产区,流域生态保护和高质量发展是当前生态文明建设的核心内容.而活性氮排放是造成水体、大气及气候变化等环境问题的重要因素,已经严重威胁到人类的健康和安全.通过排放因子法对黄河流域2000、2005、2010年农业生产活性氮（Reactive Nitrogen,Nr）排放量进行核算,探讨其时空变动特征.结果表明：①3个年份黄河流域农业生产中活性氮排放总量分别为2185.24、2474.03、2239.96 Gg,其中,N₂O排放量分别为43.95、49.96、48.63 Gg,NH₃排放量分别为615.39、715.08、680.70 Gg,进入到水体的Nr（Nr-wp）排放量分别为1522.01、1704.95、1505.82 Gg,NO_x排放量分别为3.89、4.04、4.82 Gg;②Nr-wp、NH₃、N₂O、NO_x排放占总量的比重分别为67.23%~69.65%、28.16%~30.39%、2.01%~2.17%、0.16%~0.22%;③黄河流域活性氮年平均排放量最高的省份为河南,达到579.40 Gg,其他省份由高到低依次是陕西、山西、山东、甘肃、宁夏、内蒙古、青海、四川,其中,四川的年均排放量最低为94.41 Gg,呈中下游省份排放大于上游省份的分布态势;活性氮排放年均增长率以内蒙古最高,达4.78%,其他省份由高到低依次为宁夏、甘肃、四川、青海、河南、陕西、山东、山西,其中,山西年均增长率最低为-2.57%,年均增长率分布与年均排放量相反,呈中下游省份低于上游省份的格局;④各省份4种形态活性氮排放量的组成与黄河流域整体相似：山西4种形态活性氮排放量均呈下降趋势,山东NH₃、N₂O和Nr-wp排放量有所下降,其他省份均呈增长趋势;Nr-wp、NH₃年均排放量最大和最小的省份均为河南、四川;N₂O、NO_x年均排放量最小的省份均为青海,年均排放量最高的省份分别为河南、山西.通过分析黄河流域农业生产中活性氮排放的时空格局,可为协调黄河流域的人地关系提供科学基础,对黄河流域制定活性氮减排策略具有重要的参考意义.     

稻田不同种类有机肥施用对后季麦田N2O排放的影响

以稻麦轮作系统为对象,研究水稻生长季基肥施用不同有机物料对后季麦田N₂O排放及年轮作系统CH₄和N₂O综合温室效应的影响.结果表明:与施用化肥(化肥处理)相比,施用菜饼加化肥(菜饼处理)对后季麦田N₂O排放量无影响;施用小麦秸秆加化肥(小麦秸秆处理)导致后季麦田的N₂O排放量减少15%;施用牛厩肥加化肥(牛厩肥处理)和猪厩肥加化肥(猪厩肥处理)分别增加29%和16%.就稻麦年轮作生长季总体而言,菜饼、牛厩肥和猪厩肥处理稻麦生长季N₂O排放总量较化肥处理分别增加6%、17%和7%,然而,小麦秸秆处理N₂O排放总量减少16%.20a或500a时间尺度上各处理稻田CH₄排放和该轮作周期水稻和小麦生长季N₂O排放的总GWP值由大到小的顺序分别为:菜饼处理>小麦秸秆处理>牛厩肥处理>猪厩肥处理>化肥处理或菜饼处理>牛厩肥处理>猪厩肥处理>小麦秸秆处理>化肥处理.单位产量的GWP以作物残体处理最高,农家肥其次,化肥处理最低.因此,稻田基施不同种类有机物料都相应地增加稻麦轮作系统CH₄和N₂O排放的综合温室效应.     

不同种类有机肥施用对稻田CH4和N2O排放的综合影响

以麦茬稻田为对象,研究基肥施用不同有机肥对稻田CH₄和N₂O排放的综合影响.结果表明:有机肥施用对稻田CH₄和N₂O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量.与施用化肥(化肥处理)相比,施用菜饼+化肥(菜饼处理)促进CH₄和N₂O的排放,其季节排放总量分别增加了252%和22%;施用小麦秸秆+化肥(秸秆处理)和牛厩肥+化肥(牛厩肥处理)明显增加CH₄排放,增加量分别为250%和45%,同时却减少N₂O排放,分别减少18%和21%;施用猪厩肥+化肥(猪厩肥处理)降低CH₄和N₂O的排放,分别降低4%和18%.对CH4和N₂O排放的综合温室效应分析表明,菜饼和秸秆处理的全球增温潜势(GWP)约为化肥处理的2.5倍,牛厩肥和化肥处理基本持平,但施用猪厩肥可减少10%～15%.各处理的GWP从高到低依次为菜饼、秸秆、牛厩肥、化肥和猪厩肥.单位产量的GWP以秸秆处理最高,菜饼次之,牛厩肥比化肥处理略高,猪厩肥处理最低.从本生长季来看,猪厩肥的施用对于实现环境效益与生产效益的协调发展具有一定作用.     

农田生态系统N2O排放的数值模拟研究

综合大气化学等多学科最新研究进展,建立了农田N₂O排放数值模式,模式较好地模拟了农田生态系统中N₂O排放过程.利用模式分析了气象因子对N₂O排放影响.结果表明:苏州稻田N₂O排放量与生长期平均气温存在显著正相关,与总辐射和降水量相关不明显;功率谱分析表明N₂O排放量存在7～9年的变化周期,与平均温度变化周期比较接近.模拟气候变化对N₂O排放的可能影响表明:气温比目前升高1℃,苏州稻田N2O排放量将平均增加4.5%.     

南极菲尔德斯半岛植被土壤N2O排放特征

应用密闭箱法首次测定了南极菲尔德斯半岛苔藓、地衣植被土壤N2O的排放通量,并估算了该半岛植被区土壤在夏季2个月内N₂O的排放总量.结果表明:在晴天和雨天,苔藓土壤N₂O的排放通量与温度有较好的响应关系,呈现单峰型变化趋势;但在雪天,与温度的变化不一致;苔藓、地衣这2种不同的植被土壤N2O排放通量日变化基本一致;温度是影响苔藓土壤N2O的排放通量季节变化的主要因子,同时还受降水的影响,干湿交替有利于N2O的排放;苔藓土壤N₂O的排放总量为3.7152kg;地衣土壤N₂O的排放总量为2.5344kg.由此可见,南极菲尔德斯半岛苔藓、地衣植被土壤N₂O排放量虽然很小,但仍起着大气N₂O源的作用.     

对比研究生物炭和秸秆对麦玉轮作系统N2O排放的影响

基于华北集约化农田麦玉轮作系统,对比研究了添加生物炭和秸秆还田对整个轮作周期土壤N₂O排放的影响,为农田土壤N₂O减排和秸秆的资源化利用提供理论依据.试验共设4个处理：①对照（CK）;②生物炭9.0 t·（hm²·a）^-1（C）;③秸秆全量还田（SR）;④在全量秸秆还田的基础上添加生物炭9.0 t·（hm²·a）^-1（C+SR）.结果表明,小麦季,C处理土壤N₂O排放略有降低但差异不显著,SR和C+SR处理促进了土壤N₂O的排放（47.4%和71.8%）;玉米季,C处理降低了土壤N₂O的排放（29.8%）,SR和C+SR处理促进了土壤N₂O的排放（13.4%和35.8%）;小麦季,土壤含水量、NH₄⁺-N和MBN含量是影响土壤N₂O排放的主要环境因子;玉米季,NO₃^--N、NH₄⁺-N和MBC含量是影响土壤N₂O排放的主要环境因子.因此,生物炭对农田N₂O具有巨大的减排潜力,而秸秆直接还田不利于减少N₂O排放,并且在秸秆还田基础上添加生物炭并不能改善这种影响,今后应加强对秸秆腐熟还田技术的研究.     

Direct nitrous oxide emissions from agricultural fields in China estimated by the revised 1996 IPPC guidelines for national greenhouse gases

Using revised 1996 IPCC guidelines for national greenhouse gases and statistic data in China Agricultural Yearbook, we estimated the direct nitrous oxide (N₂O) emissions from agricultural fields in China for the following years: 1949, 1954, 1960, 1965, 1970, 1975, 1980, 1985, 1990 and 1995. Direct N₂O emissions have been increasing continuously, from 26 Gg N in 1949 to 336 Gg N in 1995, at a rate of 7 Gg N y⁻¹. The main reason for the rapid increase in N₂O emissions was the increase in the use of synthetic fertilizer, which contributed 0.28% to the total emissions from soils in 1949, compared with 73.7% in 1990.Modifications to some equations and parameters were made according the local agricultural practices, such as the type of crops, the use of crop residue, cultivation of leguminous green manure and the application of animal manure as fertilizer in China. The trend of direct N₂O emissions from agricultural fields in China is discussed in this paper.     

中国城镇污水处理厂温室气体排放时空分布特征

城镇污水处理厂由于运行过程中能够大量产生二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O),而被视为重要的人为温室气体释放源.采用基于污染物削减量的排放因子法建立了2014年中国城镇污水处理厂温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放清单,并分析温室气体排放的时空分布和影响因素.结果表明,2014年中国城镇污水处理厂温室气体排放总量(以CO_2-eq计)为7 348.60 Gg,CO_2、CH_4和N_2O排放量分别为6 054.57 Gg、27.47 Gg(769.08 Gg,以CO_2-eq计)和1.98 Gg(524.95 Gg,以CO_2-eq计);各省份间排放量差异明显,华东地区排放量较高,西北地区排放量较低,西藏几乎没有排放,2005~2014年这10年间中国通过城镇污水处理厂排放的温室气体总量增长了229.4%,CO_2、CH_4和N_2O的涨幅分别为217.9%、217.9%和520.3%;地区经济的发展水平和污水处理量与当地城镇污水厂温室气体释放量相关性最大,人均蛋白质供应量与城镇污水厂N_2O产生量密切相关.     

有机肥与无机肥配施对潮土N2O排放的影响

华北平原是我国重要的粮食主产区,由于土壤有机质含量低,增加氮肥用量并不能导致玉米产量持续增加.有机肥和无机肥配施被广泛认为是同时实现粮食增产和提高土壤有机质的双赢措施,但是有机肥和无机肥配施对华北平原农田N_2O排放的影响尚不明确.本研究在华北平原潮土区,通过测定不同种类有机肥与无机肥配施后农田N_2O排放通量和作物产量,旨在揭示不同种类有机肥及其用量对潮土N_2O排放和作物产量的影响效应.田间试验共设置8个处理,分别为不施肥(CK)、化肥氮(NPK)、 40%牛粪氮+60%化肥氮(CM)、 40%鸡粪氮+60%化肥氮(FC)、 40%猪粪氮+60%化肥氮(FP)、 20%牛粪氮+80%化肥氮(1/2CM)、 20%鸡粪氮+80%化肥氮(1/2FC)和20%猪粪氮+80%化肥氮(1/2FP).整个玉米季N_2O排放通量均与土壤WFPS显著正相关(P0.05).除NPK处理外,玉米季N_2O排放量与土壤可溶性有机碳(DOC)平均含量存在显著的线性关系.玉米季CK处理N_2O排放量为0.50 kg·hm~(-2),NPK处理增加到2.28 kg·hm~(-2).相同用量不同种类有机肥处理,N_2O排放未出现显著差异. 40%有机肥氮用量处理下N_2O排放量与NPK处理无显著差异,而用量减少至20%后, 1/2CM、 1/2FC和1/2FP处理N_2O排放量分别较CM、 FC和FP减少了33.6%、 43.7%和12.1%,其主要原因为易分解有机碳输入减少,土壤DOC含量降低,但玉米产量未出现显著差异.因此,从减少温室效应的角度,玉米季80%化肥氮配施20%有机肥氮为本地区农田施肥的较佳选择.     

Uncertainty in Agricultural CH<Subscript>4</Subscript> AND N<Subscript>2</Subscript>O Emissions from Finland – Possibilities to Increase Accuracy in Emission Estimates

According to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) and Kyoto Protocol under it, industrial countries have to estimate their greenhouse gas emissions annually, and assess the uncertainties in these estimates. In Finland, agricultural methane (CH₄) and nitrous oxide (N_2O) emissions represent 7% of anthropogenic greenhouse gas emissions, and globally the share is much higher. Agriculture is one of the most uncertain emission categories (representing over 20% of greenhouse gas inventory uncertainty in Finland), due to both high natural variability of the emission sources and poor knowledge of the emission-generating processes. In this paper, we present an uncertainty estimate of agricultural CH₄ and N₂O emissions from Finland in 2002. Uncertainties were estimated based on measurement data, literature and expert judgement, and total uncertainty in agriculture was calculated using Monte Carlo simulation. According to the calculations, agricultural CH₄ and N₂O emissions from Finland were 3.7 to 7.8 Tg carbon dioxide (CO₂) equivalents, 5.4 Tg being the mean value.Estimates of CH₄ emissions are more reliable than those of N₂O. N₂O from agricultural soils was the most uncertain emission category, and the uncertainty was not reduced by using available national measurement data of N₂O fluxes. Sensitivity study revealed that the uncertainty in total agricultural inventory could be 7% points lower, if more accurate emission estimation methods were used, including 1) improved data collection in area estimates of organic soils, 2) climate-specific methods for N₂O from agricultural soils as already presented in literature, and 3) more detailed CH₄ estimation methods for enteric fermentation which can be achieved by investigating national circumstances and digestible systems of animals in more detail.     

不同施肥方式下紫色土N2O与NOx的排放特征

利用紫色土长期施肥试验平台,采用静态箱-气相色谱法开展紫色土"冬小麦-夏玉米"轮作系统N_2O和NO_x排放的连续两周年(2014年11月~2016年9月)定位观测.研究了氮肥总量相同条件下的常规氮磷钾化肥(NPK)、猪厩肥(OM)、秸秆还田配施氮磷钾化肥(RSDNPK)、猪厩肥配施氮磷钾化肥(OMNPK)和氮磷钾化肥配合硝化抑制剂(DCDNPK)等施肥方式对N_2O和NO_x排放的影响,短期不施肥处理(CK)作为排放系数计算的对照.结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O排放峰均出现在施肥初期和大降雨过程期;NO_x排放过程与N_2O类似,排放峰出现在施肥初期,但强降雨期未出现明显排放峰.NPK、OM、RSDNPK、OMNPK和DCDNPK处理的N_2O年均累积排放量分别为:1.35、4.38、1.43、2.46、0.92 kg·hm~(-2),排放系数分别为:0.33%、1.41%、0.36%、0.73%、0.18%;相应处理的NO_x年均累积排放量分别为:0.11、0.38、0.10、0.27、0.04kg·hm~(-2),排放系数分别为:0.03%、0.13%、0.03%、0.09%、0.01%.较常规化肥,增加有机物料如施用猪厩肥和猪厩肥配施氮磷钾肥分别显著增加226%和83%的N_2O排放(P0.01),同时NO_x排放分别显著增加262%和157%(P0.01);常规化肥配合硝化抑制剂(DCDNPK)使用减少32%的N_2O排放和62%的NO_x排放(P0.01),秸秆还田配施氮磷钾肥对N_2O排放略有增加(P0.05),NO_x排放略有减少(P0.05).统计分析进一步表明,土壤无机氮含量是N_2O和NO_x二者排放的主控因子,而土壤孔隙充水率与温度分别作为N_2O与NO_x各自排放的主控因子之一.     

猪粪化肥配施对双季稻田CH4和N2O排放及其全球增温潜势的影响

以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究了水稻生长季基肥配施猪粪条件下CH4和N2O的排放特征,并估算了排放的CH4和N2O的全球增温潜势(GWP).结果表明,与施用化肥处理相比,猪粪化肥配施对稻田CH4和N2O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量大小.两个稻季,猪粪替代50%化学氮肥处理(1/2N+PM)CH4累积排放量较不施氮肥处理(0N)、50%化学氮肥处理(1/2N)、100%化学氮肥处理(N)分别提高54.83%、33.85%和43.30%(P<0.05);1/2N+PM处理N2O累积排放量较N处理显著降低67.50%,较0N处理、1/2N处理分别提高129.43%、119.23%(P<0.05).水稻生长季CH4是GWP的主要贡献者,占CH4和N2O综合GWP的99%以上.1/2N+PM处理的GWP显著高于其他处理(P<0.05),且1/2N+PM处理单位产量GWP最高,较N处理、1/2N处理、0N处理分别提高58.21%、26.82%、20.63%.因此,双季稻田猪粪替代部分化学氮肥较全部施用化学氮肥增加了双季稻田CH4和N2O排放的综合温室效应,其对温室气体排放的影响需在区域温室气体排放清单中加以考虑.     

江浙沪地区能源及转化业温室气体排放及减排措施

根据ＩＰＣＣ提供的方法，对１９９０年江浙沪地区能源及转化业中能源的消耗量和温室气体的排放进行了统计计算，对数据进行了进一步的评价和分析，江浙沪地区能源及转化业能源消耗中固体燃料占８１．７％，液体燃料占１５．４％，气体燃料占２．９％，该地区该部门燃料消耗中温室气体排放为ＣＯ２：８８７３７Ｇｇ，ＣＨ４：０．８４９８Ｇｇ，Ｎ２Ｏ：５．８２４Ｇｇ。针对能源及转化业部门的具体情况提出了相应的减排措施。     

2010年中国机动车CH4和N2O排放清单

中国大部分机动车温室气体排放研究都集中于CO₂排放,对于CH₄和N₂O等排放的研究鲜见. 以中国机动车污染防治年报(2011年)、中国汽车工业年鉴(2011年)、中国统计年鉴(2011年)以及交通运输部发布的相关信息和数据(2011年)等为基础,结合文献调研和2008─2010年对北京、广州等国内10余座典型城市的实地调查结果,获得2010年我国机动车活动水平及排放特征. 基于上述基础信息,解析得到按不同车型、燃料和车龄分布的机动车保有量、年均行驶里程及排放因子,建立2010年中国机动车CH₄和N₂O排放清单. 结果表明:2010年中国机动车CH₄和N₂O排放量分别为23.90×104和6.01×104t,折算成CO₂分别为501.99×104和1862.51×104t. 不确定性分析则显示,中国CH₄排放量在18.21×104～27.52×104t之间,N₂O排放量在4.32×104～7.62×104t之间. 在机动车中,汽车CH₄和N₂O排放量最大,分担率(某车型污染物排放量占机动车排放总量的比例)分别为77.99%和94.22%,而摩托车和农用车排放分担率较小. 在各类汽车中,CH₄排放主要来源于轻型汽油车和天然气出租车,二者的排放分担率分别为47.98%和23.42%;N₂O排放则主要源于轻型汽油车,其分担率为73.09%. 因此,轻型汽油车是削减机动车CH₄和N₂O排放的重点车型,同时天然气出租车也应作为控制CH₄排放的主要车型.