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《以土壤碳库存来量化土地利用变化对减缓温室气体排放和生态系统服务的影响》

  • 来源专题：农业立体污染防治
  • 编译者： 季雪婧
  • 发布时间：2018-10-30

  • 目前，土地利用和土地利用变化（LULUC）排放量为每年1.3±0.5Pg碳，相当于全球年排放量的8％。本研究的目的是量化LULUC对亚热带地区温室气体（GHG）排放的影响，以及保护性农业在减缓温室气体排放促进生态系统服务方面的作用。我们为巴西南部的坎波斯吉拉斯地区开发了详细的IPCC 二级温室气体清单，该地区在长期保护性农业下具有较大的农田面积，农作物产量较高。库存占化石燃料燃烧、LULUC和其他次要来源的历史和当前排放量。我们使用Century模型模拟了从2017年到2117年对该地区所有农田采用的保护性最佳管理实践。我们的结果显示历史时期（1930-2017）温室气体排放量为412TgC，其中LULUC贡献了91％（376±130TgC），不确定性介于13％和36％之间。在1930年至1985年期间，LULUC是温室气体排放的主要来源，但从1985年到2015年，化石燃料燃烧成为温室气体排放的主要来源。在47年（每年1.8TgC Mha）期间，林业在0.6Mha处螯合52±24TgC；在32年期间（每年0.5?Tg?C Mha−1 ），在2Mha处免耕螯合30.4±24TgC，这两处螯合是研究区域的主要温室气体减排活动。模型预测表明，最佳管理实践有可能减轻13年的区域排放（100年330TgC）或105年的农业、林业和畜牧业排放（100年40TgC），使农业部门成为净碳汇，促进生态系统服务。

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  • 《特定气候技术包可以帮助减少农业温室气体排放》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2019-09-04
    • 由于原子能机构与联合国粮食及农业组织（粮农组织）合作开展了一项研究项目，已确定了在不同气候条件下减少农业温室气体（GHG）排放的方法。利用同位素技术，来自世界各地的科学家们已经开发出技术包，各国可以通过更有效地利用水和养分来减缓气候变化。 当农民在他们的庄稼上施肥时，植物将肥料转化为植物需要繁殖的营养。与这些过程相关的一些副产品作为温室气体释放，如氧化亚氮（N2O），二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4），肥料的过度使用导致释放过量的温室气体。据粮农组织称，农业，林业和其他土地使用占温室气体的近四分之一，合成肥料的使用占农业温室气体排放总量的12％。 反过来，这些气体会在地球大气层中捕获热量，导致全球变暖，从而改变粮食作物生长的条件，不仅影响作物产量，还影响食品质量和粮食安全。 “大量N2O的释放特别令人担忧，因为它在捕获热量方面比二氧化碳强300倍，比CH4强16倍，”粮农组织/国际原子能机构联合核技术处土壤科学家Mohammad Zaman表示。粮食和农业。 “因此，提高农业氮效率和阻止土壤中氮的逸出可以极大地促进减缓气候变化的战略。” 为优化农业实践，来自10个国家的科学家 - 孟加拉国，巴西，智利，中国，哥斯达黎加，埃塞俄比亚，德国，伊朗，巴基斯坦和西班牙 - 以及国际原子能机构和粮农组织的专家利用同位素技术确定影响温室气体的因素在五年期间结束于2019年7月的农田排放。专家们使用稳定同位素氮-15和碳-13来确定N2O和CO2排放的来源，以及研究碳和氮的累积。不同的土地用途（参见跟踪具有稳定同位素的温室气体）。 该项目的目的之一是研究所谓的硝化抑制剂作为温室气体减排方案的适用性。将这些抑制剂添加到氮肥中以减少N2O排放。 “这个项目的一个主要优势是我们可以在不同的气候系统中进行这些实验，无论是温带，热带还是干燥。这很重要，因为土壤过程和因此每个区域的缓解策略都不同，“Zaman说。 在巴西，世界上最大的农业生产国之一，农民生产足够的食物来养活该国人口的五倍，因此了解抑制剂在减少氮损失方面的作用非常重要，巴西农业研究员Segundo Urquiaga说。研究公司。 “尿素是巴西合成氮的主要来源，我们的研究结果非常有希望，因为我们证明农民可以通过使用这些抑制剂来减少尿素的使用，同时提高氮的利用效率，”他说。 “因此，更多的氮可以留在土壤中，最大限度地减少N2O的释放。” 然而，根据Urquiaga的说法，合成肥料占巴西农业用氮总量的不到20％。 “超过75％来自生物固氮，这是植物将大气中的氮转化为需要繁殖的氮的过程，”他说。 “因此，氮-15技术对于我们确定哪些作物具有高生物氮效率至关重要。由于这一举措，我们现在知道我们不再需要将氮肥用于大豆作物，这是巴西的主要作物。“ 同样，西班牙的研究人员通过量化氨的排放来研究种植系统的氮损失，氨是在肥料中氮分解过程中释放的气体，这可能导致温室气体排放。 “我们的研究证实了尿素抑制剂可以减少氨气排放，”马德里理工大学农业与环境风险管理研究与研究中心研究员Alberto Sanz-Cobena说。 同位素技术是该研究领域的独特工具，德国吉森Justus-Liebig大学植物生态学教授ChristophMüller说。 “为了制定阻止温室气体的战略，我们需要知道它们的来源，同位素技术是定量分析土壤中温室气体生产过程的唯一方法 - 告诉我们每种气体的排放源和数量，”他说。 “由于这项研究项目，我们现在拥有的信息对于减少土壤碳消耗和增强土壤碳和氮在不同气候条件下的捕获和储存至关重要。然而，要实施这些战略，我们需要科学家与农民携手合作。“ 科学 用稳定同位素追踪温室气体 与传统的温室气体排放测量技术相比，核技术具有明显的优势。通过添加标有稳定同位素氮-15的氮肥作为示踪剂，科学家们可以追踪同位素并确定作物如何有效地吸收肥料。同位素还用于量化作物通过生物固氮过程从大气中获得的氮的量。 碳-13稳定同位素技术利用环境中天然丰富的碳-13，使研究人员能够评估土壤质量和土壤中螯合的碳源。这有助于确定作物轮作，耕作和地被植物的各种组合如何提高生产力并提高使用日益稀缺的资源（如水和化学营养素）的效率。跟踪碳-13以确定二氧化碳和甲烷的运动和来源。
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  • 《变化的气候改变土壤》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：罗婷婷
    • 发布时间：2017-01-20
    • 气候变化以激烈和不可预测的方式影响着世界的生活。这种不可预测性也延伸到更微妙但仍很重要的方面：气候变化的影响效应。例如，气候变化如何影响土壤，如何影响农场或健康的自然生态系统的支持性生产力，这些都是不确定的。 在一项新的研究中，研究人员利用数字技术来预测一个重要的土壤特征--土壤有机碳，怎样受到气候变化影响而改变。这项研究的主要作者乔纳森.格雷（Jonathan Gray）认为土壤有机碳是土壤健康的主要决定因素，它影响了土壤的许多化学、物理和生物学特性，如肥力和持水力。 研究人员使用12种气候变化模型来预测土壤有机碳水平如何随气候变化而变化。在研究中使用的模型反映了全方位的全球气候预测结果。模型也适用于澳大利亚东南部新南威尔士的具体研究区。结果是多种多样的，大多数模型显示随着气候变化，土壤有机碳减少了。但一些模型实际的预测是增长。为什么会有不同的预测？格雷将它归因于气候变化模型的内部不确定性。他认为在可以自信地预测土壤有机碳水平如何表现之前，更需要气候变化预测一致性。 研究人员还发现，土壤有机碳的变化在一定范围内，土壤有机碳随不同的土壤类型、当前气候和土地利用制度的变化而变化。例如，预测干旱条件种植制度下，沙质、低肥力土壤土壤有机碳的平均降幅小于每公顷1吨，这是湿润条件原生植被制度下，富粘性、肥沃的土壤15倍。预测土壤有机碳的变化是至关重要的，将使人们能够更好地准备和适应土壤条件的改变，将最终改善人们管理农业和本地生态系统的方法。 格雷和他的同事结合不同的数字方法来实现非常高的分辨率制图。而不是典型的10公里分辨率，他们团队取得了分辨率为100米。这使得研究人员将土壤有机碳的变化与特定的土壤类型或土地利用方式联系起来。 现在研究团队正试图预测其他受到气候变化的影响的关键土壤性质，如养分和酸度。研究人员认为理解气候变化如何影响土壤性质，实际上可能会产生更准确的气候变化模型。能够预测土壤储存碳或释放碳到大气中的潜力，将是未来气候变化建模和减灾战略的关键。
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