本文關(guān)鍵詞：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

  更多相關(guān)文章： 糧食作物 化學(xué)氮肥 N_2O 稻草 豬糞 CO_2施肥 溫室氣體減排

【摘要】：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N20,2005年我國(guó)農(nóng)田N20直接排放量占全國(guó)N20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N20排放的主要原因。此外,化學(xué)氮肥的生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)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(guò)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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N20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(guò)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 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-eq yr-1之間,其中包括來(lái)自農(nóng)田土壤的直接N2O排放(79.58-97.02 Gg N2O-eq yr-1)以及化學(xué)氮肥生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程導(dǎo)致的間接溫室氣體排放(51.53-62.60 Tg CO2-eq yr-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排放將減少8.1Tg CO2-eq yr-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-eq yr-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減排效果評(píng)估近年來(lái),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C02施肥技術(shù)每年具有消耗稻草30 t ha-1及豬糞10tha-1的能力。以這項(xiàng)技術(shù)在浙江省的應(yīng)用為例,在年實(shí)施面積達(dá)到4-20千ha的情景下,每年可利用12--60萬(wàn)t稻草和4-20萬(wàn)t豬糞。每年產(chǎn)生的發(fā)酵殘?jiān)商峁┑酿B(yǎng)分量為：793-3963 t N yr-1、476-2382t P2O5 yr-1和251-1254t K2O yr-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-eq yr-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(kù)損失量為43.13-215.66 Gg CO2-eq yr-1,由此產(chǎn)生的總溫室氣體減排效應(yīng)為54.90-274.50 Gg CO2-eq yr-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?lái)的溫室氣體減排量為1.97 Gg CO2-eq yr-1,其中來(lái)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-eq yr-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)溫室氣體減排作出積極的貢獻(xiàn)。本文研究結(jié)果表明,對(duì)我國(guó)主要糧食作物的農(nóng)田化學(xué)氮肥施用進(jìn)行合理減量具有相當(dāng)可觀的溫室氣體減排潛力,而稻草和豬糞發(fā)酵大棚CO2施肥技術(shù)產(chǎn)生發(fā)酵殘?jiān)氖┯每梢栽谝欢ǔ潭壬洗龠M(jìn)我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥的減量化,這可為我國(guó)農(nóng)田氮肥施用管理方面農(nóng)業(yè)源溫室氣體減排對(duì)策的制定提供理論參考。本研究結(jié)果的不確定性主要來(lái)源于估算過(guò)程中所采用參數(shù)的不確定性,經(jīng)過(guò)與相關(guān)資料的比較表明,本研究結(jié)果具有較高的可信度。
【關(guān)鍵詞】：糧食作物 化學(xué)氮肥 N_2O 稻草 豬糞 CO_2施肥 溫室氣體減排
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S143.1;X712
【目錄】：

• 致謝7-16
• 摘要16-19
• Abstract19-23
• 第1章 文獻(xiàn)綜述23-38
• 1.1 前言23
• 1.2 溫室氣體濃度升高和氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響23-25
• 1.3 溫室氣體濃度升高和氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響25-26
• 1.4 我國(guó)主要農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放26-30
• 1.5 調(diào)整農(nóng)田氮肥施用減少溫室氣體排放30-38
• 1.5.1 我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥施用現(xiàn)狀30-31
• 1.5.2 我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥投入與溫室氣體排放31-34
• 1.5.2.1 溫室氣體N_2O31
• 1.5.2.2 化學(xué)氮肥生產(chǎn)、運(yùn)輸和施用過(guò)程的溫室氣體排放31-34
• 1.5.3 通過(guò)優(yōu)化農(nóng)田氮肥管理減少溫室氣體排放34-38
• 1.5.3.1 降低化學(xué)氮肥施用量34-35
• 1.5.3.2 提高化學(xué)氮肥利用率35-36
• 1.5.3.3 化學(xué)氮肥替代36-38
• 第2章 研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題38-41
• 2.1 問(wèn)題的提出38-39
• 2.2 研究?jī)?nèi)容39
• 2.3 研究目的39
• 2.4 技術(shù)路線39-40
• 2.5 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題40-41
• 第3章 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41-57
• 3.1 前言41-42
• 3.2 材料與方法42-45
• 3.2.1 我國(guó)農(nóng)田糧食作物化學(xué)氮肥推薦施用量的確定43-45
• 3.2.2 不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥盈余量的估算45
• 3.3 結(jié)果45-54
• 3.3.1 我國(guó)農(nóng)田主要糧食作物上的化學(xué)氮肥施用現(xiàn)狀45-49
• 3.3.2 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49-54
• 3.4 討論54-56
• 3.5 小結(jié)56-57
• 第4章 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57-71
• 4.1 前言57-58
• 4.2 材料與方法58-60
• 4.2.1 不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的直接N_2O減排潛力估算58-59
• 4.2.2 不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的間接溫室氣體減排潛力估算59-60
• 4.2.3 不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的總溫室氣體減排潛力估算60
• 4.3 結(jié)果60-68
• 4.3.1 不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的直接N_2O減排潛力60-64
• 4.3.2 不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的間接溫室氣體減排潛力64-66
• 4.3.3 不同化學(xué)氮肥推薦施用量情景下我國(guó)農(nóng)田的總溫室氣體減排潛力66-68
• 4.4 討論68-69
• 4.5 小結(jié)69-71
• 第5章 稻草和豬糞發(fā)酵大棚CO_2施肥產(chǎn)生的發(fā)酵殘?jiān)娲实臏厥覛怏w減排效果評(píng)估71-86
• 5.1 前言71-73
• 5.2 研究方法73-78
• 5.2.1 利用稻草和豬糞發(fā)酵進(jìn)行大棚CO_2施肥技術(shù)簡(jiǎn)介73-75
• 5.2.2 估算過(guò)程所用數(shù)據(jù)來(lái)源75-78
• 5.2.2.1 我國(guó)化肥生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程的溫室氣體排放系數(shù)75-76
• 5.2.2.2 稻草露天焚燒和畜禽糞便管理系統(tǒng)的溫室氣體排放相關(guān)系數(shù)76-77
• 5.2.2.3 稻草露天焚燒導(dǎo)致的土壤碳貯庫(kù)損失量估算相關(guān)數(shù)據(jù)77-78
• 5.3 結(jié)果78-80
• 5.3.1 稻草和豬糞發(fā)酵CO_2施肥技術(shù)在目前年推廣面積下提供的養(yǎng)分量79
• 5.3.2 稻草和豬糞發(fā)酵CO_2施肥技術(shù)在推廣面積下產(chǎn)生的溫室氣體減排效應(yīng)79-80
• 5.4 討論80-85
• 5.5 小結(jié)85-86
• 第6章 全文總結(jié)86-90
• 6.1 主要研究結(jié)論86
• 6.2 相關(guān)建議86-87
• 6.3 創(chuàng)新點(diǎn)87-88
• 6.4 研究不足之處88
• 6.5 研究展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-111
• 攻讀博士學(xué)位期間主要成果111

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