应用案例

Picarro G2508（（全球农田氨和氧化亚氮排放消长效应解决方案）

发表时间：2024-04-17

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研究背景

氨（NH₃）和氧化亚氮（N₂O）是两种重要的空气污染物，对气候变化和生物多样性损失有重大影响。氨对大气细颗粒物（PM_2.5）和雾霾形成具有重要作用；N₂O是三大温室气体之一，也是平流层臭氧的主要破坏者。农业是其最大的排放来源，贡献了全球人为源NH₃排放的90%和N₂O排放的60%。当前针对不同气体的有效减排措施已有大量研究，然而NH₃和N₂O排放之间的相互作用和权衡关系仍不确定。

海南大学热带作物学院巨晓棠教授和青年教师张翀长期从事“碳氮循环与温室气体减排”方向的研究，发表了题为“Using nitrificationinhibitors and deep placement to tackle the trade-offs between NH₃and N₂O emissions in global croplands”的研究论文，提出了全球农田NH₃和N₂O排放消长效应的解决方案，为实现活性氮协同减排提供科学依据。

研究内容简介

此次研究在华北平原（NCP）进行小麦-玉米轮作两年田间试验，NCP是全球活性氮排放的热点区域。试验结果表明，与农民普遍采用的地面撒播尿素相比，使用硝化抑制剂（NIS）+深施尿素可分别减少67%—90%的NH₃排放量和73%—100%的N₂O排放量。但深施尿素、地面撒播含NIS的尿素以及施用含脲酶抑制剂的尿素可能会引发两种气体之间此消彼长的问题，其中NH₃和N₂O的减排潜力分别为-201%—101%和-112%—89%。使用NIS+深施尿素条件下NH₃和N₂O的排放系数分别为1.53%—4.02%和0.22%—0.36%，远低于其它施肥措施和IPCC的默认排放系数。

不同施氮管理下氨和氧化亚氮的累积排放量

（a、c、e）及排放因子（b、d、f）

上图中BC和DP分别代表氮肥的表面撒施和深层施用（深施），NIs、UIs和DIs分别代表硝化抑制剂、脲酶抑制剂和双抑制剂（脲酶和硝化抑制剂）。由于缺乏同时测量氨和氧化亚氮排放的研究，图e和f中未显示BC+UIs处理。直线表示中间值。

2019-2021年间小麦生长季四次施氮产生的氨（a）

和氧化亚氮（b）排放通量

该图显示了在降雨量、土壤孔隙含水量WFPS和气温（c）。18-19、19-20、20-21表示2018-2019、2019-2020和2020-2021年的小麦生长年份。F1表示基肥，F2表示追肥。误差线为标准误差。

实验方法

此次研究使用了气象色谱仪和分光光度计，采用田间原位采样及实验室分析相结合的方式进行观测。

除了以上测量方法外，目前科研领域也采用光谱法对气体浓度进行实时原位监测。比如美国Picarro公司G2508高精度气体浓度分析仪通过同时测量五种气体（N₂O、CH₄、CO₂、NH₃和H₂O），在现场实时长时间观测，从根本上简化了土壤通量研究，为科研领域测量研究工作提供了有力的技术支撑，带来了更大的便利性。

本文第一作者为张翀博士

文章链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/gcb.16198

编辑：窦志鸿

审核：陈晓峰

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