我國農(nóng)田化學氮肥減量與替代的溫室氣體減排潛力估算.pdf

1、農(nóng)業(yè)溫室氣體排放在人為溫室氣體排放總量中占了相當大的份額，尤其是N2O，2005年我國農(nóng)田N2O直接排放量占全國N2O排放量的37％。因此，相應的農(nóng)業(yè)措施應是重要的溫室氣體減排對策。氮肥施用是農(nóng)田土壤N2O排放的主要原因。此外，化學氮肥的生產(chǎn)和運輸?shù)冗^程也會產(chǎn)生大量的溫室氣體。本研究以我國主要糧食作物水稻、小麥和玉米作為研究對象，利用相關國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過文獻調研方法，估算了不同化學氮肥推薦施用量情景下我國農(nóng)田的化學氮肥盈余量和溫室氣體

2、減排潛力，以及稻草和豬糞發(fā)酵大棚CO2施肥技術所產(chǎn)生發(fā)酵殘渣部分替代化肥的溫室氣體減排效益，以期為我國農(nóng)田氮肥施用管理方面溫室氣體減排對策的制定提供科學依據(jù)。主要研究結果如下：
　　1.不同化學氮肥推薦施用量情景下我國農(nóng)田的化學氮肥盈余量估算
　　相關研究表明，我國主要糧食作物上的化學氮肥施用量可以控制在130-150kg ha-1范圍內?；谑〖壗y(tǒng)計數(shù)據(jù)和相關文獻調研數(shù)據(jù)，對不同化學氮肥推薦施用量情景下我國農(nóng)田化學氮肥盈余

3、量的估算結果表明，在農(nóng)田化學氮肥施用量控制為130-150 kg ha-1的情況下，我國主要糧食作物上的化學氮肥消費量每年可減少611-754萬t，相當于我國農(nóng)田主要糧食作物上化學氮肥年總消費量的36-45％?；瘜W氮肥施用量每降低10 kg ha-1，我國農(nóng)田主要糧食作物上的年化學氮肥盈余量就相應增加71萬t?；瘜W氮肥盈余量較大的區(qū)域主要分布在山東、河南、江蘇、河北、廣東、安徽、陜西、四川、湖北和湖南等省份，這十個省份在150、140和

4、130 kg ha-1化學氮肥推薦施用量情景下主要糧食作物上的年化學氮肥盈余總量分別為463、504和546萬t，占全國研究區(qū)域年化學氮肥盈余總量的76％、74％和72％。
　　2.不同化學氮肥推薦施用量情景下我國農(nóng)田的溫室氣體減排潛力估算
　　化學氮肥施用是導致農(nóng)田土壤N2O氣體排放的最主要因素之一。此外，化學氮肥的生產(chǎn)、運輸和施用過程還隱含著不可忽視的碳成本。研究結果表明，在農(nóng)田化學氮肥施用量控制為130-150 kg

5、ha-1的情景下，我國主要糧食作物上產(chǎn)生的溫室氣體減排量在75.24-91.51 Tg CO2-eqyr-1之間，其中包括來自農(nóng)田土壤的直接N2O排放(79.58-97.02 Gg N2O-eqyr-1)以及化學氮肥生產(chǎn)和運輸過程導致的間接溫室氣體排放(51.53-62.60 Tg CO2-eqyr-1)。在130-150 kg ha-1化學氮肥推薦施用量情景下，化學氮肥施用量每降低10 kg ha-1，我國農(nóng)田主要糧食作物上的溫室氣體

6、排放將減少8.1 Tg CO2-eqyr-1。減排潛力較大的區(qū)域主要分布在山東、河南、江蘇、河北、安徽、陜西、廣東、四川、湖北和遼寧等省份，其在150、140和130 kg ha-1化學氮肥推薦施用量情景下主要糧食作物上的年溫室氣體減排總量分別為56.95、61.94和66.93 Tg CO2-eqyr-1，占全國溫室氣體減排總量的76％、74％和73％。
　　3.稻草和豬糞發(fā)酵大棚CO2施肥產(chǎn)生的發(fā)酵殘渣部分替代化肥的溫室氣體減

7、排效果評估
　　近年來，我國秸稈的年產(chǎn)出總量在8億t以上，然而其中有20％左右在田間被直接焚燒。同時，我國畜禽糞便的年產(chǎn)生量達到20億t以上。秸稈露天焚燒以及畜禽糞便向水體的直接排放是我國空氣和水體污染的重要成因。為了合理利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物和養(yǎng)分資源，我們提出一項利用稻草和豬糞發(fā)酵進行大棚CO2施肥的技術。稻草和豬糞發(fā)酵CO2施肥技術每年具有消耗稻草30 t ha-1及豬糞10 t ha-1的能力。以這項技術在浙江省的應用為例，在

8、年實施面積達到4-20千ha的情景下，每年可利用12-60萬t稻草和4-20萬t豬糞。每年產(chǎn)生的發(fā)酵殘渣可提供的養(yǎng)分量為:793-3963 tNyr-1、476-2382t P2O5yr-1和251-1254t K2Oyr-1，施用發(fā)酵殘渣以替代化肥產(chǎn)生的溫室氣體減排效應為7.89-39.47 Gg CO2-eqyr-1。同時，該技術可避免稻草秸稈露天焚燒導致的土壤碳庫損失量為43.13-215.66 Gg CO2-eqyr-1，由此產(chǎn)

9、生的總溫室氣體減排效應為54.90-274.50Gg CO2-eqyr-1。在此項技術年推廣應用面積每增加1000 ha的情況下，施用發(fā)酵殘渣所帶來的溫室氣體減排量為1.97 Gg CO2-eq vr-1，其中來自N、 P2O5和K2O的溫室氣體減排量分別為1.64、0.28和0.04 Gg CO2-eqyr-1。該方法具有的低成本、易操作性和可觀的經(jīng)濟效益等優(yōu)點使農(nóng)民愿意采用該技術。因此，該技術有望為促進農(nóng)田氮肥減量以及農(nóng)業(yè)溫室氣體減