我國(guó)農(nóng)田化學(xué)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(dāng)大的份額，尤其是N2O，2005年我國(guó)農(nóng)田N2O直接排放量占全國(guó)N2O排放量的37％。因此，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)措施應(yīng)是重要的溫室氣體減排對(duì)策。氮肥施用是農(nóng)田土壤N2O排放的主要原因。此外，化學(xué)氮肥的生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)冗^程也會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體。本研究以我國(guó)主要糧食作物水稻、小麥和玉米作為研究對(duì)象，利用相關(guān)國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過文獻(xiàn)調(diào)研方法，估算了不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的化學(xué)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(shù)所產(chǎn)生發(fā)酵殘?jiān)糠痔娲实臏厥覛怏w減排效益，以期為我國(guó)農(nóng)田氮肥施用管理方面溫室氣體減排對(duì)策的制定提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　1.不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的化學(xué)氮肥盈余量估算
　　相關(guān)研究表明，我國(guó)主要糧食作物上的化學(xué)氮肥施用量可以控制在130-150kg ha-1范圍內(nèi)?；谑〖?jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研數(shù)據(jù)，對(duì)不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥盈余

3、量的估算結(jié)果表明，在農(nóng)田化學(xué)氮肥施用量控制為130-150 kg ha-1的情況下，我國(guó)主要糧食作物上的化學(xué)氮肥消費(fèi)量每年可減少611-754萬t，相當(dāng)于我國(guó)農(nóng)田主要糧食作物上化學(xué)氮肥年總消費(fèi)量的36-45％?；瘜W(xué)氮肥施用量每降低10 kg ha-1，我國(guó)農(nóng)田主要糧食作物上的年化學(xué)氮肥盈余量就相應(yīng)增加71萬t?；瘜W(xué)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(gè)省份在150、140和

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

5、ha-1的情景下，我國(guó)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(xué)氮肥生產(chǎn)和運(yùn)輸過程導(dǎo)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(xué)氮肥推薦施用量情景下，化學(xué)氮肥施用量每降低10 kg ha-1，我國(guó)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(xué)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(guó)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?jiān)糠痔娲实臏厥覛怏w減

7、排效果評(píng)估
　　近年來，我國(guó)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(shí)，我國(guó)畜禽糞便的年產(chǎn)生量達(dá)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(guó)空氣和水體污染的重要成因。為了合理利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物和養(yǎng)分資源，我們提出一項(xiàng)利用稻草和豬糞發(fā)酵進(jìn)行大棚CO2施肥的技術(shù)。稻草和豬糞發(fā)酵CO2施肥技術(shù)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(xiàng)技術(shù)在浙江省的應(yīng)用為例，在

8、年實(shí)施面積達(dá)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?jiān)商峁┑酿B(yǎng)分量為:793-3963 tNyr-1、476-2382t P2O5yr-1和251-1254t K2Oyr-1，施用發(fā)酵殘?jiān)蕴娲十a(chǎn)生的溫室氣體減排效應(yīng)為7.89-39.47 Gg CO2-eqyr-1。同時(shí)，該技術(shù)可避免稻草秸稈露天焚燒導(dǎo)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(yīng)為54.90-274.50Gg CO2-eqyr-1。在此項(xiàng)技術(shù)年推廣應(yīng)用面積每增加1000 ha的情況下，施用發(fā)酵殘?jiān)鶐淼臏厥覛怏w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(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)使農(nóng)民愿意采用該技術(shù)。因此，該技術(shù)有望為促進(jìn)農(nóng)田氮肥減量以及農(nóng)業(yè)溫室氣體減