農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)評(píng)價(jià)及實(shí)證分析.pdf

1、當(dāng)前對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)評(píng)價(jià)的研究相對(duì)比較薄弱，缺乏一套系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法，不能夠科學(xué)、全面、有效地評(píng)價(jià)農(nóng)田技術(shù)措施的減排效應(yīng)。因此，本研究針對(duì)這一問題，對(duì)比分析了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排評(píng)價(jià)的相關(guān)指標(biāo)，并對(duì)所涉及的指標(biāo)（產(chǎn)量、土壤固碳和N2O/CH4排放）計(jì)量的時(shí)間尺度和相關(guān)獲取方法進(jìn)行了探究，構(gòu)建了我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)評(píng)價(jià)方法體系;進(jìn)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(píng)價(jià)，這對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)實(shí)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(shí)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(duì)涉及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排方面各項(xiàng)指標(biāo)的合理性進(jìn)行了判別分析，依據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，創(chuàng)新性的提出了我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排技術(shù)的評(píng)價(jià)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(qiáng)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(jì)效益指標(biāo)作為可行性指標(biāo)。其中，溫室氣體排放強(qiáng)度指標(biāo)包括了糧食產(chǎn)量、土壤有機(jī)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(yùn)輸?shù)扰欧牛?jīng)濟(jì)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(bǔ)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(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，確定了農(nóng)田管理技術(shù)評(píng)價(jià)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(shí)間尺度為20年;對(duì)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(yàn)、IPCCTier1和Tier2、機(jī)理模型）進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)比較，并將田間試驗(yàn)與機(jī)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(jì)量方法;實(shí)地調(diào)研和文獻(xiàn)查閱相結(jié)合作為農(nóng)田投入排放（主要源于生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)龋┑挠?jì)量方法;而經(jīng)濟(jì)效益的核算方法則需將實(shí)地調(diào)研、文獻(xiàn)查閱和機(jī)理模型模擬相結(jié)合。提出的技術(shù)評(píng)價(jià)步驟如下:首先進(jìn)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(jìn)行溫室氣體排放強(qiáng)度的比較，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析。
　　(3)利用山東桓臺(tái)試驗(yàn)站點(diǎn)位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和東北地區(qū)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)APSIM模型（農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模擬模型）的適用性進(jìn)行了有效性檢驗(yàn)，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(gè)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(zhǎng)季尺度和年尺度上N2O排放對(duì)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(qiáng)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(píng)價(jià)方法，對(duì)該地區(qū)不同農(nóng)田管理措施減排效應(yīng)評(píng)價(jià)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(jī)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(qiáng)度約2.68 t CO2-eq ha-1和0.16 kg CO2-eq kg-1yield;有機(jī)肥配施（有機(jī)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(jī)氮肥生產(chǎn)運(yùn)輸中的排放和機(jī)械作業(yè)耗油排放，最終僅降低溫室氣體排放強(qiáng)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(qiáng)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(píng)價(jià)方法，對(duì)該地區(qū)不同農(nóng)田技術(shù)措施減排效應(yīng)評(píng)價(jià)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(yùn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)一步減少溫室氣體排放總量約0.44 t CO2-eq ha-1。
　　(6)對(duì)不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)減排技術(shù)措施經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)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(jī)氮配施相比）在

10、經(jīng)濟(jì)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(jī)肥配施）在經(jīng)濟(jì)上都不具備可行性，但是為了進(jìn)一步緩解土壤有機(jī)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(jī)械作業(yè)、農(nóng)藥和人工）上考慮，政府部門至少需要增加補(bǔ)貼約800元ha-1。此外，當(dāng)前中國(guó)碳交易價(jià)格在推動(dòng)兩個(gè)地區(qū)典型農(nóng)作系統(tǒng)溫室氣體減排方面作