|
|
土壤-农作物体系N2O排放系数实验与模型研究
|
| |
重点基金项目“土壤-农作物体系N2O排放系数实验与模型研究”（40331014）
(郑循华课题组)
(1) 田间试验
按原计划实施了2007年的研究方案，取得了计划中拟获得的5个点位的联网观测数据。并对观测数据进行了初步整理与分析。
(2 ) 数据分析及统计模型研究进展
对该项目整个观测期获得的数据进行初步分析，结果如下：施肥农田N2O年排放总量在0.7-17.5 kg N ha-1 yr-1之间，平均值为5.0 kg N ha-1 yr-1。对照（当年不施肥）农田N2O年排放总量在0.2-5.3 kg N ha-1 yr-1之间，平均值为2.2 kg N ha-1 yr-1。
农田N2O排放由背景排放和直接排放两部分组成，后者指当年施氮肥引起的排放前者指除了当年施肥之外的其他因素引起的排放。对于点位尺度的直接排放和背景排放，前者可以用相同条件下施氮肥农田与当年不施氮肥农田的N2O排放量观测值之差来定量，后者可以用当年不施氮肥农田的N2O排放量观测值来定量。基于对联网观测及文献报道的其他观测资料的综合分析，本论文分别对两个部分进行统计模型研究。
在区域/全球尺度上，本研究发现农田N2O背景排放速率主要受到土壤性质（土壤总氮含量、总有机碳含量、容重和粘粒含量）的调控，并基于此建立了不同表达形式的统计模型，然后利用土壤性质的空间分布和各种形式统计模型估算了2000年中国农田N2O背景排放的空间分布和全国总量。中国农田N2O背景排放强度较高的地区主要包括东北地区、华东地区和中部部分地区，全国背景排放总量在0.093-0.151 Tg N (1 Tg = 1012 g) yr-1之间。采用土壤总氮含量驱动的单自变量统计模型的估算结果，不仅与其它形式的模型估算的结果具有可比较性，而且还具有最窄的不确定范围。本研究发现，在区域尺度上，旱地农田（包括四季旱地及水稻-旱地作物轮作农田的旱地阶段）N2O直接排放速率的主要调控因子同时包括氮输入量、降水量和土壤总氮含量或土壤总有机碳含量；对于一年一熟单季水稻作物农田的全年或水稻-旱地作物轮作农田的水稻生长季，显著影响N2O直接排放速率的主控因子只有氮输入量。
以不确定性分析结果为判据，本论文推荐了估算农田N2O排放速率的最优模型：
对于四季旱地或水稻-旱地作物农田的旱地阶段，
E = {1.13 [±0.36] Ln (TN) + 1.33 [±0.23]} + { 10-6 ×1.90 [±0.27] × N × P × SOC – 0.36 [±0.20]}；
对于一年一熟单季水稻作物农田的全年或水稻-旱地作物农田的水稻生长阶段，
E = {1.13 [±0.36] Ln (TN) + 1.33 [±0.23]} + {10-2 × 0.77 [±0.24] × N}
每个方程的两对大括号，前者包含的是背景排放部分，后者包含的是直接排放部分。E为单位面积农田的N2O年排放量（kg N ha-1 yr-1），TN为土壤总氮含量（g N kg-1），N为各种来源（包括化学氮肥、有机肥、还田秸秆、生物固氮等）的氮输入量总和（kg N ha-1 yr-1），P为降雨量（mm），SOC为土壤总有机碳含量（g C kg-1），方括号中的数据表示各参数估计的不确定范围（置信区间95%）。
(3) 过程模型研究进展
本论文利用联网观测的83个实例对DNDC模拟的N2O排放进行了初步验证。结果表明，当前版本（8.9）的DNDC还不适宜被用于中国农田N2O排放的大气区域模拟或编制国家排放清单；在中国大区域模拟中应用DNDC模型之前，对其进行本地化改进和基于大样本观测数据的验证十分必要。
(4) 结题报告
正在撰写过程中，将按照国家自然科学基金委员会的规定按时提交。 |
| |
|
