農(nóng)環(huán)格格有話說：
9月1日周四（農(nóng)歷八月初一），大家早安?。?/span>
步入九月，一個最能代表秋季的月份.....祝我們一切順利！！
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今天文章由華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院--胡榮桂 教授和中國科學(xué)院大氣物理研究所--鄭循華 研究員共同執(zhí)筆完成。
文章讓我們了解了---農(nóng)田氧化亞氮（N2O）的減排機制和措施！
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1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院；
2.中國科學(xué)院大氣物理研究所。
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背 景
氧化亞氮（N2O）是僅次于二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的第三大溫室氣體，對全球溫室效應(yīng)的貢獻占6-7%，但其在 100 年尺度上的增溫效應(yīng)是 CO2的 298 倍，所以，其在大氣中含量微弱的變化也會帶來全球溫室效應(yīng)的增加。不僅如此，N2O在對流層非常穩(wěn)定，可上升到平流層并與臭氧發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而破壞臭氧層。IPCC 第五次評估報告估算，2011年大氣中 N2O 濃度已達(dá)到 324 ppb，比工業(yè)化前升高了 20%。
N2O 的排放源
N2O 的排放源既有自然源也有人為源，自然源包括海洋、森林和自然土壤，人為源則包括農(nóng)田施肥、畜牧業(yè)生產(chǎn)、生物質(zhì)燃燒和工業(yè)過程等。其中，人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，特別是土壤耕作管理是全球 N2O最重要的排放源，在2005年即占到全球N2O排放量的55%，2030年將占到59%。若加上其它如養(yǎng)殖糞便管理等，農(nóng)業(yè)活動對全球N2O排放貢獻在2030年將高達(dá)84%。
控制N2O排放
中國是農(nóng)業(yè)大國，2012年氮肥施用量已達(dá)到2.39×107 t，并且每年在以4%的速率增長。據(jù)報道，2005年中國因氮肥施用排放的N2O占總排放量的52.9%，是中國N2O的主要排放源。這表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，通過減少氮肥的施用量、提高氮素利用率和減少氮素以N2O形式逸失是控制我國N2O排放使之不再增加的最有效途徑。
為保證糧食、蔬菜和水果的正常供應(yīng)，用施肥的方法來補充作物的營養(yǎng)不足以維持或提高單產(chǎn)是最簡單的途徑。這是因為作物所需要的養(yǎng)分主要從土壤中獲得，其氮素營養(yǎng)的來源主要有土壤有機質(zhì)的礦化，生物固氮和有機肥、化肥氮。而向土壤施用化學(xué)氮肥等含氮肥料的主要作用是提供作物生長所需的土壤不能滿足的部分。這部分的量是多少在生產(chǎn)中完全可以根據(jù)土壤氮素含量水平和農(nóng)作物的目標(biāo)產(chǎn)量來計算，這也是測土施肥或配方的理論基礎(chǔ)?？梢钥闯?，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施肥活動實際上是一個農(nóng)田氮素管理問題，而不能簡單地理解為氮肥施用問題。
目前，中國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H使用氮肥的量近3000萬噸，其中約1000萬噸使用不合理。不合理的使用不僅帶來氮素利用效率或經(jīng)濟上的損失，也會流失到環(huán)境中帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，部分最終會變成N2O而排放到大氣中。這不僅影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和農(nóng)民的經(jīng)濟收入，還對土壤健康質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境也帶來巨大的壓力。而只要人類在氮素管理上稍加注意，即按照作物氮素的吸收規(guī)律與土壤的供氮特性來合理施肥，不僅會避免相關(guān)問題，還可實現(xiàn)N2O的減排。如在湖北省的研究表明，僅僅采用測土配方施肥在提高氮肥利用率14.3%的同時還可產(chǎn)生473.5kg CO2-eq/hm2的減排潛力。而每減少一噸氮素肥料的施用，按照IPCC默認(rèn)值排放系數(shù)估計，可以減少排放21公斤N2O。所以，合理施用氮肥是減少N2O減排最有效的措施。
氮素進入土壤后，由于其循環(huán)轉(zhuǎn)化過程由微生物過程所控制，故影響各種參與氮素轉(zhuǎn)化微生物活性的環(huán)境因子都會影響N2O的排放。
因此，即使等量的氮肥以相同形態(tài)施入土壤，在不同土壤類型、不同氣候條件、不同的作物和不同的田間管理措施下，產(chǎn)生N2O的過程或途徑存在很大的差異，其N2O排放量也極不相同。
亞熱帶、熱帶地區(qū)土壤的反硝化具有與溫帶土壤不同的特征，其N2O的排放量更高。在中國南方偏酸性的土壤里，由于N2O的排放過程與鐵錳等氧化物的還原氧化過程高度耦合，不僅其產(chǎn)生排放過程復(fù)雜，排放量也較高。而在水稻種植中，由于常采用間歇灌溉方式而導(dǎo)致稻田土壤硝化、反硝化過程的反應(yīng)速率存在差異，且N2O 在產(chǎn)物中的比例發(fā)生變化而影響 N2O 排放量。
由于一般施入稻田的氮肥以銨態(tài)氮肥或產(chǎn)生銨態(tài)氮的氮肥為主，銨態(tài)氮肥在有氧氣的微區(qū)發(fā)生硝化作用，產(chǎn)生的硝態(tài)氮通過擴散過程進入周圍厭氧區(qū)域而發(fā)生反硝化作用，釋放出 N2O、N2 等氣體。與其它農(nóng)業(yè)土壤相比，稻田土壤的這種硝化與反硝化過程成對出現(xiàn)是其N2O 產(chǎn)生的主要來源，可占稻田總排放量的30% 以上。
抑制N2O 的措施
基于對土壤N2O 產(chǎn)生與排放的這些過程和特性的認(rèn)識，并考慮中國目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的普遍技術(shù)水平，采用抑制N2O 產(chǎn)生過程，降低某些微生物或酶的活性，減少氮素或可溶性有機碳的微生物可利用性等都是有效的選擇。為此，可以選擇有效措施或方法施用緩控釋氮肥、添加硝化抑制劑、氮肥深施、以及氮肥配施秸稈或有機肥等。
世界各地的研究表明，在肥料中添加硝化抑制劑（DCD、DMPP），或土壤施用生物質(zhì)炭，在酸性土壤上使用石灰、白云石粉等措施對降低土壤N2O排放。使用DCD比不使用的可減少N2O排放20-50%左右；生物質(zhì)炭在不同的研究結(jié)果顯示可減少10-90%；施用pH改良物質(zhì)，使pH從5.5左右上升到接近中性，可減少40%左右的N2O排放。
意 義
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，只要做好氮素管理，且在土壤耕作過程中增加一些調(diào)節(jié)氮素轉(zhuǎn)化的措施，完全可以使中國農(nóng)田N2O排放控制在一個較低的范圍內(nèi)。這不僅對國家完成碳減排任務(wù)由重要意義，對減少氮素?fù)p失和降低氮素施用帶來的其他環(huán)境問題的威脅也具有重要借鑒作用。
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致謝： 感謝973計劃項目“973計劃項目（2012CB417106)典型流域陸地生態(tài)系統(tǒng)-大氣碳氮氣體交換關(guān)鍵過程、規(guī)律與調(diào)控原理”的支持。
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