全球氣候變暖對生態(tài)環(huán)境的影響非常惡劣,溫室氣體減排工作迫在眉睫,而農田溫室氣體排放評估和減排工作作為溫室氣體減排的重要部分也應該得到應有的重視。
本書從理論上對農田溫室氣體排放的主要影響因素、排放特征、排放潛力與控制技術進行了研究;針對農田溫室氣體排放現(xiàn)狀、茄果類設施蔬菜、葉菜類設施蔬菜、菜糧輪作及小麥玉米輪作農田溫室氣體排放規(guī)律進行研究,形成了相應栽培模式下的農田溫室氣體監(jiān)測技術及規(guī)程;并集成適用于典型農田固碳、減排、經濟、穩(wěn)產、輕簡的溫室氣體減排技術,為準確估算農田溫室氣體排放量及出臺農業(yè)溫室氣體減排措施提供科學依據(jù)和實踐經驗。
本書不僅可供環(huán)境工程、農業(yè)、農田污染防治等行業(yè)的技術人員、科研人員和管理人員閱讀參考,也可以作為高等學校環(huán)境工程、農業(yè)等相關專業(yè)的參考書籍。
本書作者為長期從事不同施肥技術對環(huán)境影響方面的一線專家。
《農田溫室氣體排放評估與減排技術》旨在正確評估農田溫室氣體排放及減排潛力，并集成適用于典型農田 固碳、減排、經濟、穩(wěn)產、輕簡的溫室氣體減排技術，為準確估算農田溫室氣體排放量及出臺農業(yè)溫室氣體減排措施提供科學依據(jù)和實踐經驗。主要內容包括：農田溫室氣體排放現(xiàn)狀、典型農田溫室氣體排放規(guī)律、典型農田溫室氣體監(jiān)測技術規(guī)程、典型農田溫室氣體減排技術、典型農田溫室氣體減排技術宣傳推廣及示范基地建設、典型農田溫室氣體減排潛力評估、降低溫室氣體排放的措施及建議等內容，并分享了很多農田溫室氣體排放評估和減排技術的典型案例。
農業(yè)是溫室氣體的主要排放源之一，其中土壤和農用投入品（尤其是氮肥）對溫室氣體排放的貢獻率約占64% 。中國是一個人口眾多的農業(yè)大國，為在有限的土地上生產更多的糧食，農業(yè)生產中不斷提高復種指數(shù)，肥料用量尤其是氮肥用量過高、養(yǎng)分投入不平衡、施肥方式不當?shù)戎苯訉е罗r田溫室氣體排放量過高。農村勞動力短缺、教育水平較低、農業(yè)配套機械落后的現(xiàn)狀，使我國面臨巨大的減排壓力。對碳平衡估算以及CO2減排與增匯的研究是我國政府和科學家所面臨的重要議題。
測定農田土壤溫室氣體排放通量是估算區(qū)域農田溫室氣體排放量的基礎。目前，國內外測定陸地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體尤以微氣象法中的渦度相關法和箱法中的靜態(tài)箱/氣相色譜法最為常見。前者因對觀測對象的下墊面和大氣穩(wěn)定度要求較高，難以應用于田塊小且分散、機械化程度不高的我國農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體觀測；靜態(tài)箱/氣相色譜法因其儀器價廉、操作方便、靈敏度高而被廣泛應用。此外，國內外還研發(fā)了自動采樣分析技術，對觀測對象進行實時監(jiān)測，但儀器昂貴，運行費用高，在我國未推廣使用。目前用于估算區(qū)域農田土壤溫室氣體排放的方法有排放通量匯總外推法、IPCC計算方法、經驗公式法和機理模型計算法。對我國而言，建立農田溫室氣體排放和影響其產生機理因素之間的統(tǒng)計學模型是一條適宜的道路。
隨著國際社會對氣候變化、溫室氣體減排的日益重視，農田土壤固碳減排技術研究得到了廣泛關注。若將我國目前氮肥利用率從20%～30%提高到30%～40%，可相應降低10%的N2O排放。研究表明，推行長效肥料、緩控釋肥可減排N2O 27%～88%；使用生物抑制劑，可有效減少N2O排放和其他氣態(tài)氮損失；推廣稻田間歇灌溉可減少單位面積稻田CH4排放的30%；合理的養(yǎng)分配比、改表施為深施、有機肥與化肥混施等都可以降低溫室氣體的排放�？梢�，只要技術合理，農田固碳減排潛力巨大。然而中國的氣候變化、土地資源以及種植制度都有明顯的區(qū)域特征，固碳減排技術各個地區(qū)有不同的要求和效果，某些管理措施由于影響產量或操作復雜而難以持續(xù)推廣。
本書理論密切聯(lián)系實際，內容新穎，圖文并茂，全面系統(tǒng)，正確評估了山東省農田溫室氣體排放及減排潛力，并集成適用于山東省典型農田 固碳、減排、經濟、穩(wěn)產、輕簡的溫室氣體減排技術，為準確估算山東省農田溫室氣體排放量及出臺農業(yè)溫室氣體減排措施提供科學依據(jù)和實踐經驗。本書適用于農業(yè)類相關技術人員和管理人員閱讀參考，也可以作為相關專業(yè)大中專學生教材或農業(yè)技術培訓參考書。
本書在編寫過程中引用和參考了相關書籍和資料，在此對所引用書籍和資料的原作者表示衷心的感謝。由于作者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。
編 者
2019年6月
江麗華，山東省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，研究員，江麗華，作為山東省農科院植物營養(yǎng)與肥料創(chuàng)制學科的帶頭人，長期工作在科研和生產一線。在植物營養(yǎng)與施肥、新型肥料創(chuàng)制、農業(yè)面源污染和種植業(yè)源溫室氣體防控方面開展工作，為生態(tài)環(huán)境保護，建設美麗山東，推進生態(tài)文明建設做出了貢獻。在施肥對土壤、水、大氣的環(huán)境效應研究方面，主持承擔農業(yè)部公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項華北旱地農田溫室氣體監(jiān)測與調控技術、中國清潔發(fā)展機制基金贈款項目華北糧食作物溫室氣體減排與調控技術項目，初步探明了3種典型旱作種植模式下單季及周年溫室氣體排放的動態(tài)變化規(guī)律及其排放影響因素；根據(jù)不同種植區(qū)的生產特點、溫室氣體排放現(xiàn)狀和技術需求，以不減產、少排放、輕簡化和高效益為原則，形成典型旱作種植模式下農業(yè)溫室氣體減排技術。
2014年山東省科技進步一等獎（首位），2015年獲中華農業(yè)科技三等獎（首位），2010年國 家技術發(fā)明二等獎（第3位）、2009年山東省技術發(fā)明一等獎（第2位），2004年山東省科技進步二等獎（第2位）、2011年山東省科技進步二等獎（第6位）、1997年山東省科技進步二等獎（第9位），2002年山東省科技進步三等獎（第3位），2014年山東省農牧漁業(yè)豐收一等獎（第2位），2008年山東省農牧漁業(yè)豐收一等獎（第2位），2005年山東省農牧漁業(yè)豐收二等獎（第4位），2008年山東省環(huán)境保護科學技術二等獎（第4位）。
2015年榮獲山東省有突出貢獻的中青年專家，2017年榮獲省直機關三八紅旗手榮譽稱號，2016年榮獲濰坊市鳶都產業(yè)領軍人才稱號，2015年榮獲2013-2014年度山東省省直機關優(yōu) 秀共產黨員稱號，2015年獲中國作物學會第 一屆青年科技獎，2010年獲第九屆山東省青年科技獎，2008年獲山東省第四屆巾幗發(fā)明家稱號和山東省第二屆發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎 稱號，2014年榮立山東省農科院個人三等功，2016年獲山東省農科院科技創(chuàng)新和推廣先進個人。
第一章 概述 1
第一節(jié) 農田溫室氣體排放的主要影響因素 1
一、溫室氣體的含義 1
二、耕作方式對農田溫室氣體排放的影響 3
三、施肥對農田溫室氣體排放的影響 5
四、水分管理對農田溫室氣體排放的影響 6
五、作物品種對農田溫室氣體排放的影響 7
六、輪作及間套作對農田溫室氣體排放的影響 7
第二節(jié) 農田溫室氣體排放特征 8
一、農田土壤CO2排放通量特征 8
二、稻田CH4排放通量特征 9
三、農田土壤N2O排放通量特征 9
第三節(jié) 農田溫室氣體排放潛力與控制技術 10
一、農田減排方面 11
二、農田增匯方面 13
第二章 山東省農田溫室氣體排放現(xiàn)狀研究 15
一、種植業(yè)溫室氣體排放源的界定 15
二、計算方法 16
三、山東省種植業(yè)溫室氣體排放現(xiàn)狀 20
四、小結 27
第三章 典型農田溫室氣體排放規(guī)律研究 29
第一節(jié) 設施蔬菜農田溫室氣體排放規(guī)律研究 29
一、材料與方法 29
二、結果與分析 31
第二節(jié) 設施白菜-芹菜溫室氣體排放規(guī)律研究 41
一、材料與方法 41
二、結果與分析 43
第三節(jié) 菜糧輪作農田溫室氣體排放規(guī)律研究 49
一、材料與方法 49
二、結果與分析 50
第四節(jié) 小麥玉米輪作農田溫室氣體排放規(guī)律研究 55
一、材料與方法 55
二、結果與分析 57
第四章 典型農田溫室氣體監(jiān)測技術規(guī)程 63
第一節(jié) 設施蔬菜農田溫室氣體排放監(jiān)測技術規(guī)程 63
一、監(jiān)測前準備工作 63
二、樣品采集步驟 66
三、靜態(tài)箱法人工觀測中的N2O 測定方法 67
四、靜態(tài)箱法人工觀測中的氣體通量計算方法 68
第二節(jié) 設施葉菜類農田溫室氣體排放監(jiān)測技術規(guī)程 69
一、監(jiān)測前準備工作 69
二、樣品采集步驟 71
三、靜態(tài)箱法人工觀測中的N2O測定方法 72
四、靜態(tài)箱法人工觀測中的氣體通量計算方法 72
第三節(jié) 小麥玉米輪作農田溫室氣體排放監(jiān)測技術規(guī)程 74
一、監(jiān)測前準備工作 74
二、樣品采集步驟 77
三、靜態(tài)箱法人工觀測中的N2O測定方法 78
四、靜態(tài)箱法人工觀測中的氣體通量計算方法 78
第五章 典型農田溫室氣體減排技術研究 81
第一節(jié) 茄果類設施蔬菜溫室氣體減排技術研究 81
一、材料與方法 81
二、結果與分析 83
第二節(jié) 葉菜類設施蔬菜溫室氣體減排技術研究 87
一、材料與方法 87
二、結果與分析 90
第三節(jié) 設施蔬菜廢棄物堆肥減排技術研究 92
一、材料與方法 93
二、結果與分析 94
第四節(jié) 菜糧輪作溫室氣體減排技術研究 99
一、材料與方法 99
二、結果與分析 100
第五節(jié) 蔬菜廢棄物還田對露地生菜溫室氣體排放的影響 104
一、材料與方法 104
二、結果與分析 105
第六節(jié) 小麥玉米輪作溫室氣體減排技術研究 111
一、材料與方法 111
二、結果與分析 113
第六章 典型農田溫室氣體減排技術及應用 120
第一節(jié) 設施蔬菜堆肥增碳控氮減排技術 120
一、背景 120
二、已突破的關鍵技術 121
第二節(jié) 大蔥-小麥增、還、減、合固碳減排技術 124
一、應對制約農業(yè)產業(yè)發(fā)展的瓶頸問題 124
二、已突破的關鍵技術 125
三、取得的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益 126
四、成果展示 127
第三節(jié) 冬小麥-夏玉米一次性施肥減排技術 128
一、應對制約農業(yè)產業(yè)發(fā)展的瓶頸問題 128
二、已突破的關鍵技術 129
三、取得的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益 129
四、成果展示 130
第七章 典型農田溫室氣體減排潛力評估 132
一、減排量計算方法 133
二、不同類型農田的減排潛力計算 136
第八章 降低溫室氣體排放的措施及建議 140
一、CO2減排 140
二、CH4減排 142
三、N2O減排 144
四、其他建議 147
參考文獻 148
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