中国是一个农业大国,拥有约1.33百万平方公里的农田.这些田地的种植、翻耕、施肥、灌溉等管理措施不仅长期改变着农田生态系统中的化学元素循环,而且给全球气候变化带来影响. 农业生态系统对全球变化的影响主要是通过改变3种温室气体,即二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)在土壤-大气界面的交换而实现的.为了分析多种因素(如气候、土壤质地、农作物品种及各种农田经营管理措施等)对农业土壤释放CO2,CH4和N2O的综合影响,一个生物地球化学过程模型(DNDC)近年发展起来,用于预测这一复杂系统的动态.DNDC模型可对农业生态系统中的碳(C)、氮(N)循环进行计算机模拟,并计算农田温室气体的释放量.通过与一个地理信息系统数据库的连接,DNDC完成了对中国农田1990年温室气体排放的估算.结果表明中国农业生态系统的CO2净排放量约95百万吨C/年、CH4约9.2百万吨C/年、N2O约1.3百万吨N/年.根据全球增温潜势(GWP)计算,中国农田释放的N2O对全球增温的影响高于CO2和CH4.模拟结果还发现中国农业对减缓全球温室效应的最大贡献发生在1980～2000年间,在这20年中,全国水稻田的灌溉方法由持续淹灌逐渐改为晒田间灌,DNDC计算的中国农田CH4的年排放量由1980年的12百万吨降至2000年的7百万吨.计算表明,中国水稻田CH4排放量的逐年减少在时间及量值上与全球大气近20年CH4浓度增长速率的降低相一致.减少中国农田CO2排放的最有效措施是提高地面秸秆还田的比例.如果地面秸秆还田比率由当前的15髎增加到80髎,中国农田的C平衡将会由亏转盈.减少N2O的有效措施是根据土壤氮矿化率来确定因地而异的施肥量,有效降低高肥力土壤因过量施肥而造成N2O高排放的现状. 为减少温室气体排放,并保证农业生产的可持续发展,建立适用中国农情的生物地球化学模型及相关数据库,以定量化各种预测,已是迫在眉睫的任务.
中国农业 温室气体 DNDC 生物地球化学过程模型