農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)評價及實證分析.pdf

1、當(dāng)前對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)評價的研究相對比較薄弱，缺乏一套系統(tǒng)的評價指標(biāo)和評價方法，不能夠科學(xué)、全面、有效地評價農(nóng)田技術(shù)措施的減排效應(yīng)。因此，本研究針對這一問題，對比分析了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排評價的相關(guān)指標(biāo)，并對所涉及的指標(biāo)（產(chǎn)量、土壤固碳和N2O/CH4排放）計量的時間尺度和相關(guān)獲取方法進行了探究，構(gòu)建了我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)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(nóng)田溫室氣體減排技術(shù)的評價，這對于我國農(nóng)業(yè)實現(xiàn)真正意義上的減排及其技術(shù)的推廣，都具有非常重要的理論與實際意義。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)遵循代表性、客觀性、完整性、主導(dǎo)性和可操作性原則，對涉及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排方面各項指標(biāo)的合理性進行了判別分析，依據(jù)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況，創(chuàng)新性的提出了我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)的評價指標(biāo):以單位面積糧食產(chǎn)量作為約束性指標(biāo)，以溫室氣體排放強度（單位產(chǎn)量下的溫室氣體排放總量）作為綜合

3、指標(biāo)，以經(jīng)濟效益指標(biāo)作為可行性指標(biāo)。其中，溫室氣體排放強度指標(biāo)包括了糧食產(chǎn)量、土壤有機碳變化、N2O直接和間接排放、水田CH4排放、農(nóng)田投入直接和間接排放（燃燒、生產(chǎn)、運輸?shù)扰欧牛?，?jīng)濟效益指標(biāo)包括了農(nóng)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(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，確定了農(nóng)田管理技術(shù)評價在糧食產(chǎn)量、農(nóng)田固碳量和N2O(CH4)排放量方面產(chǎn)生效應(yīng)的最小時間尺度為20年;對獲取糧食

4、產(chǎn)量、農(nóng)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(jié)合作為糧食產(chǎn)量、農(nóng)田固碳量和N2O(CH4)直接排放量的計量方法;實地調(diào)研和文獻查閱相結(jié)合作為農(nóng)田投入排放（主要源于生產(chǎn)和運輸?shù)龋┑挠嬃糠椒?而經(jīng)濟效益的核算方法則需將實地調(diào)研、文獻查閱和機理模型模擬相結(jié)合。提出的技術(shù)評價步驟如下:首先進行糧食產(chǎn)量的比較，在不顯著降低糧食產(chǎn)量（與常規(guī)措施相比

5、）的基礎(chǔ)上進行溫室氣體排放強度的比較，并進行經(jīng)濟可行性分析。
　　(3)利用山東桓臺試驗站點位監(jiān)測試驗數(shù)據(jù)和東北地區(qū)相關(guān)試驗數(shù)據(jù)對APSIM模型（農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模擬模型）的適用性進行了有效性檢驗，結(jié)果表明調(diào)整作物參數(shù)后的APSIM可以基本模擬這兩個地區(qū)主要作物生育期、產(chǎn)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(yīng)。
　　(4)在華北地區(qū)冬小麥/夏玉米種植模式下，目前農(nóng)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(gòu)建的評價方法，對該地區(qū)不同農(nóng)田管理措施減排效應(yīng)評價的結(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(nóng)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(gòu)建的評價方法，對該地區(qū)不同農(nóng)田技術(shù)措施減排效應(yīng)評價的結(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)減排技術(shù)措施經(jīng)濟效益評價的結(jié)果表明:在華北地區(qū)冬小麥/夏玉米種植模式的當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jīng)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(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下，具有減排效應(yīng)的管理措施（秸稈全部還田和有機肥配施）在經(jīng)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(nóng)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(dāng)前中國碳交易價格在推動兩個地區(qū)典型農(nóng)作系統(tǒng)溫室氣體減排方面作