應(yīng)用案例

Picarro G2508（（全球農(nóng)田氨和氧化亞氮排放消長效應(yīng)解決方案）

發(fā)表時間：2024-04-17

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研究背景

氨（NH₃）和氧化亞氮（N₂O）是兩種重要的空氣污染物，對氣候變化和生物多樣性損失有重大影響。氨對大氣細(xì)顆粒物（PM_2.5）和霧霾形成具有重要作用；N₂O是三大溫室氣體之一，也是平流層臭氧的主要破壞者。農(nóng)業(yè)是其最大的排放來源，貢獻(xiàn)了全球人為源NH₃排放的90%和N₂O排放的60%。當(dāng)前針對不同氣體的有效減排措施已有大量研究，然而NH₃和N₂O排放之間的相互作用和權(quán)衡關(guān)系仍不確定。

海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院巨曉棠教授和青年教師張翀長期從事“碳氮循環(huán)與溫室氣體減排”方向的研究，發(fā)表了題為“Using nitrificationinhibitors and deep placement to tackle the trade-offs between NH₃and N₂O emissions in global croplands”的研究論文，提出了全球農(nóng)田NH₃和N₂O排放消長效應(yīng)的解決方案，為實(shí)現(xiàn)活性氮協(xié)同減排提供科學(xué)依據(jù)。

研究內(nèi)容簡介

此次研究在華北平原（NCP）進(jìn)行小麥-玉米輪作兩年田間試驗(yàn)，NCP是全球活性氮排放的熱點(diǎn)區(qū)域。試驗(yàn)結(jié)果表明，與農(nóng)民普遍采用的地面撒播尿素相比，使用硝化抑制劑（NIS）+深施尿素可分別減少67%—90%的NH₃排放量和73%—100%的N₂O排放量。但深施尿素、地面撒播含NIS的尿素以及施用含脲酶抑制劑的尿素可能會引發(fā)兩種氣體之間此消彼長的問題，其中NH₃和N₂O的減排潛力分別為-201%—101%和-112%—89%。使用NIS+深施尿素條件下NH₃和N₂O的排放系數(shù)分別為1.53%—4.02%和0.22%—0.36%，遠(yuǎn)低于其它施肥措施和IPCC的默認(rèn)排放系數(shù)。

不同施氮管理下氨和氧化亞氮的累積排放量

（a、c、e）及排放因子（b、d、f）

上圖中BC和DP分別代表氮肥的表面撒施和深層施用（深施），NIs、UIs和DIs分別代表硝化抑制劑、脲酶抑制劑和雙抑制劑（脲酶和硝化抑制劑）。由于缺乏同時測量氨和氧化亞氮排放的研究，圖e和f中未顯示BC+UIs處理。直線表示中間值。

2019-2021年間小麥生長季四次施氮產(chǎn)生的氨（a）

和氧化亞氮（b）排放通量

該圖顯示了在降雨量、土壤孔隙含水量WFPS和氣溫（c）。18-19、19-20、20-21表示2018-2019、2019-2020和2020-2021年的小麥生長年份。F1表示基肥，F(xiàn)2表示追肥。誤差線為標(biāo)準(zhǔn)誤差。

實(shí)驗(yàn)方法

此次研究使用了氣象色譜儀和分光光度計(jì)，采用田間原位采樣及實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合的方式進(jìn)行觀測。

除了以上測量方法外，目前科研領(lǐng)域也采用光譜法對氣體濃度進(jìn)行實(shí)時原位監(jiān)測。比如美國Picarro公司G2508高精度氣體濃度分析儀通過同時測量五種氣體（N?O、CH?、CO?、NH?和H?O），在現(xiàn)場實(shí)時長時間觀測，從根本上簡化了土壤通量研究，為科研領(lǐng)域測量研究工作提供了有力的技術(shù)支撐，帶來了更大的便利性。

本文第一作者為張翀博士

文章鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/gcb.16198

編輯：竇志鴻

審核：陳曉峰