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土壤學科溫室氣體計量團隊ES&T成果: 中國農田氧化亞氮直接排放因子的更新與排放量評估

2019-10-16 14:24 來源: 南農大資環學院

農田溫室氣體排放控制是國際應對氣候變化重要戰略行動,更是農業低碳綠色發展的重要技術領域。氧化亞氮作為最重要的溫室氣體,其分子溫室效應是甲烷的10倍,而農田是其最主要的排放源。氧化亞氮排放因子,即單位質量氮肥投入引起的氧化亞氮排放量,是評估農田氧化亞氮排放量及農業管理的減排效應的關鍵參數,更是聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)溫室氣體排放清單的計量基礎。IPCC2006溫室氣體清單規定了默認排放因子用于區域、國家和全球尺度氧化亞氮排放估算?,F有的有限觀測數據為基礎的計量認為,中國近10年的農田氧化亞氮排放貢獻了全球的24%,但不同來源的計量因排放因子的差異對氧化亞氮排放量的估計仍存在極大不確定性。我國幅員遼闊,農業系統及生態地理十分多樣,近年來我國科技項目開展的大量農田氧化亞氮原位觀測研究,積累了不同農作系統、不同區域和不同農業管理下排放量差異的詳實資料,為更新我國農田氧化亞氮排放因子,并為合理評估中國農業氧化亞氮排放量提供了大數據基礎。

南京農業大學土壤學科溫室氣體計量團隊通過文獻搜集建立了包含1151組觀測值的中國農田氧化亞氮排放數據庫,統計發現了氮肥投入量與氧化亞氮直接排放量間存在極顯著的線性回歸關系;應用這種線性回歸模型推導的農田氧化亞氮直接排放因子與多種統計方法比較,其解釋度最高而計量的不確定性最低;基于這種方法對作物類型和農田管理類型進行差異化計量,進一步得到針對中國9大農業區的細化排放因子,從而更為合理地評估我國農田氧化亞氮直接排放量,繪制了高分辨率的中國農田氧化亞氮排放空間分布圖(附圖1)。這個研究揭示中國農田氧化亞氮排放因子存在巨大的農業區差異和肥料類型及水分模式等管理影響差異。同時,以2016年為例,精確估計得到因化肥投入引起的氧化亞氮(N2O-N)年排放量為194 Gg (19.4萬噸),95%置信區間為180-208 Gg (18.0-20.8萬噸)。該研究更新了農田氧化亞氮排放因子算法,提升了中國農田氧化亞氮直接排放的估算精度,可為全球不同區域和國家農業溫室氣體排放計量研究和溫室氣體清單編制提供方法學參考。

附圖1. 中國農田氧化亞氮年排放量(2016)按地理柵格的空間分布

該研究成果以“Deriving Emission Factors and Estimating Direct Nitrous Oxide Emissions for Crop Cultivation in China”為題在Environmental Science & Technology期刊在線發表(DOI: 10.1021/acs.est.9b01285)。

論文的第一作者是該團隊2018年博士畢業生岳騫,通訊作者為土壤計量團隊青年骨干程琨副教授。該研究是國際合作研究成果,合作者為全球氣候變化頂尖專家--英國阿伯丁大學的Pete Smith教授和愛丁堡大學的Jon Hillier教授。該研究得到了國家自然科學基金、中英牛頓基金等項目的資助。

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