长三角农田轮作系统氨排放特征、转化机制和减排潜力
为评估长三角农田轮作系统氨排放特征和减排潜力,通过密闭室间歇通气法对典型农田轮作系统的氨排放水平进行同步对比观测,探讨不同条件下的氨排放影响因素和转化机制;通过整理近10年长三角地区农田氨排放实测系数,建立基于本地因子的长三角农田轮作系统氨排放时空分布清单,并获取了不同氨减排路径下的减排效果.结果 表明,常规稻麦轮作模式(CR-W)和稻虾-紫云英轮作模式(RS-C)的氨排放累积量分别为65.95 kg·hm-2和20.31 kg·hm-2,氨排放损失率分别为10.86％和9.20％.田面水NH4+-N、田面水pH和表层土NH4+-N是影响稻田氨排放通量的主要内在因素,而在麦季表层土NH4+-N和大气温度则对氨排放有着重要影响.通过定义氨排放转化率(ARN)来定量表征田面水和表层土NH4+-N向气态NH3的转化机制.稻季CR和RS模式下的田面水ARN分别达到了0.35±0.27和0.14 ±0.19,达到麦季表层土ARN的10 ～ 25倍,是造成稻季氨排放通量显著高于麦季的主要驱动因素;较高的田面水pH(8.0～9.0)、大气温度(＞28℃)和风速(＞5.0 m·s-1)条件下,ARN均呈显著上升趋势,是较低条件下的1.6～4.6倍,表明三者是影响田面水NH4+-N向气态NH3转化的主要因素;施肥类型对ARN也有显著影响,不同条件下,尿素的ARN达到有机肥的1.5 ～5.5倍.长三角地区常规种植模式下水稻和小麦氨排放通量分别达到了(49.2±17.6) kg·hm-2和(16.0±13.5) kg·hm-2,排放损失率则分别为(20.1±5.7)％和(5.9±3.6)％,前者达到后者的3倍左右.基于各地区本地因子的氨排放清单表明:2019年长三角农田轮作系统的氨排放总量达到(400.3±206.4) kt,平均氨排放强度为(1.33±1.39)t·km-2,氨排放主要集中在安徽省和江苏省的中北部地区;不同系数选取对清单结果的变化范围影响相对较大,达到了-51.6％～51.6％.通过梳理分析6种主要的农田氨减排路径发现,采用氮肥增效的氨减排效果最佳,达到了(30.9±51.4)％,但籽粒增产率为(-4.2±17.4)％,不确定性较大;添加土壤添加剂的氨减排效果总体较差,仅为(-5.4±45.1)％,但籽粒增产率最高,达到了(6.8±23.9)％;相对而言,通过生态种养模式的氨减排效果和籽粒增产率分别达到了(22.3±15.1)％和(5.6±3.8)％,兼具氨减排和作物增产的两大优势.
氨排放;转化机制;氨排放转化率;排放系数;排放清单;减排路径;减排潜力;稻麦轮作;稻虾共作;长三角
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X511(大气污染及其防治)
国家重点研发计划;上海市科技兴农项目;上海市科技创新行动计划项目
2022-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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