農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術評價及實證分析.pdf

1、當前對農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術評價的研究相對比較薄弱，缺乏一套系統(tǒng)的評價指標和評價方法，不能夠科學、全面、有效地評價農田技術措施的減排效應。因此，本研究針對這一問題，對比分析了農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排評價的相關指標，并對所涉及的指標（產量、土壤固碳和N2O/CH4排放）計量的時間尺度和相關獲取方法進行了探究，構建了我國農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術評價方法體系;進而以華北地區(qū)冬小麥/夏玉米和東北地區(qū)春玉米兩種典型種植模式為例，系統(tǒng)開展

2、了農田溫室氣體減排技術的評價，這對于我國農業(yè)實現真正意義上的減排及其技術的推廣，都具有非常重要的理論與實際意義。主要研究結果如下:
　　(1)遵循代表性、客觀性、完整性、主導性和可操作性原則，對涉及農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排方面各項指標的合理性進行了判別分析，依據我國農業(yè)生產實際情況，創(chuàng)新性的提出了我國農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術的評價指標:以單位面積糧食產量作為約束性指標，以溫室氣體排放強度（單位產量下的溫室氣體排放總量）作為綜合

3、指標，以經濟效益指標作為可行性指標。其中，溫室氣體排放強度指標包括了糧食產量、土壤有機碳變化、N2O直接和間接排放、水田CH4排放、農田投入直接和間接排放（燃燒、生產、運輸等排放），經濟效益指標包括了農田投入的可變成本、售糧收入、政府補貼和碳交易收入面。
　　(2)在明確了農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術評價指標的基礎上，確定了農田管理技術評價在糧食產量、農田固碳量和N2O(CH4)排放量方面產生效應的最小時間尺度為20年;對獲取糧食

4、產量、農田固碳量和N2O(CH4)排放量的三種方法（田間試驗、IPCCTier1和Tier2、機理模型）進行了優(yōu)缺點比較，并將田間試驗與機理模型相結合作為糧食產量、農田固碳量和N2O(CH4)直接排放量的計量方法;實地調研和文獻查閱相結合作為農田投入排放（主要源于生產和運輸等）的計量方法;而經濟效益的核算方法則需將實地調研、文獻查閱和機理模型模擬相結合。提出的技術評價步驟如下:首先進行糧食產量的比較，在不顯著降低糧食產量（與常規(guī)措施相比

5、）的基礎上進行溫室氣體排放強度的比較，并進行經濟可行性分析。
　　(3)利用山東桓臺試驗站點位監(jiān)測試驗數據和東北地區(qū)相關試驗數據對APSIM模型（農業(yè)生產系統(tǒng)模擬模型）的適用性進行了有效性檢驗，結果表明調整作物參數后的APSIM可以基本模擬這兩個地區(qū)主要作物生育期、產量和N2O排放（R2基本都在0.5以上）。雖然APSIM模型在模擬日尺度上的N2O排放存在著潛在的問題，但是整體上可以較好地反映出生長季尺度和年尺度上N2O排放對不同

6、施氮水平的響應。
　　(4)在華北地區(qū)冬小麥/夏玉米種植模式下，目前農民常規(guī)管理措施下溫室氣體排放總量和溫室氣體排放強度分別為9.46 t CO2-eq ha-1和0.60 kg CO2-eq kg-1yield。利用本研究構建的評價方法，對該地區(qū)不同農田管理措施減排效應評價的結果表明:該地區(qū)常規(guī)管理措施存在氮肥過量投入的問題，在保證產量的前提下，降低氮肥用量（從常規(guī)措施的581 kgNha-1降低到390 kgNha-1）相比其

7、他管理措施（減少灌溉和有機肥配施）有著較高的減排潛力，可降低溫室氣體排放總量和溫室氣體排放強度約2.68 t CO2-eq ha-1和0.16 kg CO2-eq kg-1yield;有機肥配施（有機氮占常規(guī)底肥氮量的一半）雖增加了土壤固碳量，但也帶來了有機氮肥生產運輸中的排放和機械作業(yè)耗油排放，最終僅降低溫室氣體排放強度約0.02 kg CO2-eq kg-1yield。
　　(5)在東北地區(qū)春玉米種植模式下，目前農民常規(guī)管理措

8、施的溫室氣體排放總量和溫室氣體排放強度分別為4.17 t CO2-eq ha-1和0.45 kg CO2-eq kg-1yield。利用本研究構建的評價方法，對該地區(qū)不同農田技術措施減排效應評價的結果表明:該地區(qū)常規(guī)管理措施不存在氮肥過度投入的問題，雖然氮肥在生產和運輸中的排放溫室氣體總排放中占比最高(38％)，但卻沒有太多的減排潛力;在常規(guī)管理措施上進行秸稈全部還田有著較大的減排潛力，可分別減少溫室氣體排放總量和溫室氣體排放強度約1.

9、18 t CO2-eq ha-1和0.13 kg CO2-eq kg-1yield;常規(guī)管理措施秸稈全部還田后，將氮肥用量減少到150 kg N ha-1可在不顯著降低糧食產量(P=0.81)的前提下進一步減少溫室氣體排放總量約0.44 t CO2-eq ha-1。
　　(6)對不同農田生態(tài)系統(tǒng)減排技術措施經濟效益評價的結果表明:在華北地區(qū)冬小麥/夏玉米種植模式的當前農業(yè)生產條件下，僅有減少氮肥用量（與減少灌溉和有機氮配施相比）在

10、經濟上具有可行性，并且在降低溫室氣體排放、減少氮淋溶等環(huán)境方面也有著重要的作用;在東北地區(qū)春玉米種植模式的當前農業(yè)生產條件下，具有減排效應的管理措施（秸稈全部還田和有機肥配施）在經濟上都不具備可行性，但是為了進一步緩解土壤有機碳減少而帶來的土壤退化和溫室氣體排放等問題，僅從秸稈全部還田增加的成本（機械作業(yè)、農藥和人工）上考慮，政府部門至少需要增加補貼約800元ha-1。此外，當前中國碳交易價格在推動兩個地區(qū)典型農作系統(tǒng)溫室氣體減排方面作