全球气候变化,关注农田减"氮"

众所周知,温室气体是导致全球气候变化的主要驱动因素.然而提起温室气体,大多数人都会想到二氧化碳和甲烷,对氧化亚氮却多有忽略.科学依据表明:(1)氧化亚氮是全球排名第三的温室气体,其在百年尺度内的增温效应是其等量二氧化碳的近300倍.(2)农田是氧化亚氮的全球第一大排放源,占全球氧化亚氮排放总量近60%.(3)我国农田氧化亚氮排放量约占全球总排放量的1/4,且随着近年来氮肥施用量的增加而急剧上升.因此,采用合适的计算方法来估算农田氧化亚氮直接排放量,不仅可明确农业生产对气候变化的影响程度,还可为发展农田减排技术提供数据支撑.

2019年7月31日,南京农业大学土壤学科温室气体计量团队与英国阿伯丁大学、爱丁堡大学学者联合开展的中国农田氧化亚氮直接排放因子相关研究成果,在线发表于《环境科学与技术》(Environ.Sci. Technol.)杂志.该研究基于我国农业区、作物类型和农田管理类型,通过准确量化中国农田氧化亚氮排放因子、控制氮肥施用,在保证作物产量最大化的同时减少氧化亚氮排放,为未来我国温室气体清单编制提供方法学和数据支撑.

1.研究采用排放因子法,与模型模拟法相比,用极为有限的数据,即仅知道氮素投入量,便能得到尽可能准确的估计,估算不确定性降低到7%.

2.研究通过文献搜集,建立了包含1151组观测值的中国农田氧化亚氮排放数据库,然后将不同方法计算得出的排放因子进行对比评价.结果发现,氮素投入量与氧化亚氮直接排放量的线性回归方法的解释度最高,且模拟效果最好.以2016年为例,中国农田因化肥投入引起的氧化亚氮年直接排放量为30.5万吨,95%置信区间为28.3~32.7万吨.这说明氧化亚氮直接排放的多少,有可能取决于氮肥施用量的多少.

3.研究针对我国农田氧化亚氮排放因子存在巨大的农业区差异和作物类型、肥料类型及水分模式等管理影响差异,绘制了高分辨率的我国九大农业区农田氧化亚氮排放空间分布图.根据分析图显示,氧化亚氮排放最高的区域分布在长江中下游地区(特别是江苏东部)、黄淮海地区、东北地区(特别是松嫩平原),这些地区是提高氮肥利用率、减少氧化亚氮排放的重点关注区域.

4.研究发现,气候条件、土壤理化性质、农田管理(包括灌溉、秸秆还田、土壤调理剂使用等)均会对土壤氧化亚氮排放产生不同的影响.

5.农田中的氧化亚氮直接排放主要是由于人为氮肥施用造成的.氮肥的投入量以及氮肥的形式、施用方法、施用时期等是农田氧化亚氮排放最主要的影响因素.

6.减少氧化亚氮排放,最重要的途径是提高氮素利用率.采取一些管理措施,比如配合施用有机无机肥、添加生物质炭,以及使用氮肥增效剂及缓控释肥、水肥一体化管理等,都可以有效提高当季氮肥利用率.

7.研究还发现,在农田中,由于前季作物种植施用的氮素残留会对氧化亚氮排放产生影响,冬闲田的温室气体排放也不容忽视.不过,其如何排放以及排放量在农业温室气体排放中贡献如何,仍有待进一步研究.

减"氮"行动,刻不容缓.根据今年6月,我国向《联合国气候变化框架公约》秘书处提交的《中华人民共和国气候变化第三次国家信息通报》和《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》显示,我国在2010年和2014年的国家温室气体清单与2005年国家温室气体清单的回算结果对比,农业活动氧化亚氮排放量有所增加."温室气体减排——农田减排——减少氧化亚氮排放——控制氮肥施用——提高氮肥利用率",如何减氮?减多少氮?无疑落脚点在肥料.因此,从提高氮肥利用率入手,是减少温室气体排放的科学有效途径.实践证明,腐植酸在提高氮肥利用率、减少氮肥损失方面效果十分显著.因此,基于气候变化,大力反哺腐植酸氮肥十分必要.与此同时,我们要加强腐植酸肥料相关方面研究,用更为科学的研究结果提供准确的数据支撑.