农田温室气体监测体系创建与稳产减排技术应用

• 收藏
• 分享

获奖名称：

神农中华农业科技奖科学研究类成果

获奖区域：

中国农学会

获奖等级：

二等奖

主要完成人：

王立刚; 徐慧; 颜晓元; 巨晓棠; 郑循华; 徐钰; 陈宝雄; 王迎春; 孟凡乔; 刘慧颖; 马静; 刘春岩; 马友华; 吕晓东; 江丽华

关键词：

温室气体;  农田;  种植模式;  减排;  稳产;  nitrous oxide;  水稻;  减排技术;  监测体系;  优化; 

第一完成单位：

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

获奖时间：

2018-2019

项目名称：

联系人：

联系电话：

电子邮件：

邮编：

地址：

合作完成单位：

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所; 中国农业大学; 山东省农业科学院农业资源与环境研究所; 中国科学院沈阳应用生态研究所; 中国科学院南京土壤研究所; 中国科学院大气物理研究所

单位电话：

传真：

网址：

推荐单位(专家)：

来源网站：

中国农学会

来源网址：

http://www.caass.org.cn/

摘要：

本项目针对我国农田温室气体监测体系缺乏、监测方法不规范、排放特征不清晰、减排技术效果不明确等农业温室气体减排的关键问题，通过在全国主要农区规范布点、统一监测方法、连续系统监测，创建了全国农田温室气体监测体系，开展了不同种植模式N2O和CH4排放规律，稳产减排调控措施及其机制的研究，提出了不同农区典型种植模式稳产减排技术4大类共计30项，并在典型区域开展了示范推广。为我国农业温室气体排放清单的编制和农业绿色发展提供了基础数据与科技支撑，全面提升了我国农业温室气体的研究能力和减排技术水平。主要创新如下：1.首次从国家层面创建了“一规范三统一”的农田温室气体监测体系，实现了农田温室气体的全国联网研究。该体系共计22个监测点，覆盖我国主要农区11种典型种植模式（春玉米、冬小麦-夏玉米、粮食-露地蔬菜、设施蔬菜、马铃薯、杂粮、人工种草、水稻-小麦、水稻-油菜、水稻-冬水田、双季稻），每个监测点均采取规范的联网监测方法、统一的试验设置方式、统一的温室气体排放通量有效性控制方法和统一的“捆绑式”组织方式；制定了静态箱-气相色谱法农田温室气体监测方法与技术标准（草案）；创建了集农业温室气体数据采集、质量控制与动态存储为一体的数据库系统。2.填补了我国在粮食-露地蔬菜、设施蔬菜、马铃薯等种植模式缺乏N2O排放因子的空白，揭示了不同种植模式稳产减排调控途径及机制。根据我国农业生产实际，研究提出了不同种植模式的N2O排放因子，且均小于IPCC的缺省值（1%）。发现我国北方粮食作物N2O年排放量在0.76-2.67kg N/ha之间，设施蔬菜N2O年排放量则显著高于其它种植模式，是粮食作物的3.1-4.6倍；水稻田温室气体年排放量则表现为冬水田＞双季稻＞水稻-小麦（水稻-油菜）。阐明了北方旱地农田同步实现“固碳”与“减排”的机制在于合理施氮降低了N2O产生底物，能够抵消因固碳措施引起的N2O激发效应；抑制剂则通过显著减少氨氧化细菌数量，抑制硝化过程，减少反硝化细菌nirK基因拷贝数，达到减少N2O排放的目的；而对于单季稻/冬水田种植模式，水肥优化改变了土壤微环境、抑制了CH4产生、促进了CH4氧化，实现稻田全年CH4减排。3.科学评估了我国主要粮食作物稳产基础上的温室气体净减排潜力，研发、优化、筛选了不同种植模式稳产减排技术4大类30项。立足于田间和遥感监测数据，优化了排放强度和种植面积等参数，结合碳氮循环过程模型（DNDC）和统计模型，评估了东北平原春玉米、华北平原冬小麦-夏玉米、南方水稻田等主要粮食作物在实施相应的稳产减排措施下，温室气体净减排潜力约在93%（含固碳效应）、33%和10%。提出了我国农田温室气体减排技术评价体系，在“协调产量和环境效应”思路指导下，研发、优化和遴选了肥料减量优化施用、抑制剂类添加、水肥耦合、固碳减排协同等4大类，针对不同农区典型种植模式的温室气体减排技术30项，每项技术均形成了技术规范，并在相应的典型区域开展了示范推广。编制了农田温室气体减排技术清单，提出了“我国主要粮食主产区农田固碳和温室气体减排”建议，为我国农业绿色发展提供了强有力的科技支撑和决策参考。本成果发表学术论文115篇，其中SCI论文53篇，专著2部，获得发明专利8项，软件著作权3项，形成地方标准2项。组建了由中央农业科研单位牵头，大学、中科院相关研究单位、地方农科院等优势技术力量参与，农业生产推广与环保部门、农业生产协会相结合的农田温室气体监测与减排技术研究、示范、推广应用团队。自2014年-2018年，累计在山东、安徽、江西、河北、辽宁、甘肃等农业主产区推广应用6624万亩，节本增效5.63亿元，总经济效益达到33.34亿元，温室气体减排276.66万吨CO2当量,累计培养农技人员2.89万人次，培养新型职业农民14.20万人次。取得显著的经济、社会和生态效益。