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全球氣候變暖對(duì)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(nóng)田溫室氣體排放評(píng)估和減排工作作為溫室氣體減排的重要部分也應(yīng)該得到應(yīng)有的重視。

本書從理論上對(duì)農(nóng)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(shù)進(jìn)行了研究;針對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放現(xiàn)狀、茄果類設(shè)施蔬菜、葉菜類設(shè)施蔬菜、菜糧輪作及小麥玉米輪作農(nóng)田溫室氣體排放規(guī)律進(jìn)行研究,形成了相應(yīng)栽培模式下的農(nóng)田溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)及規(guī)程;并集成適用于典型農(nóng)田固碳、減排、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)產(chǎn)、輕簡(jiǎn)的溫室氣體減排技術(shù),為準(zhǔn)確估算農(nóng)田溫室氣體排放量及出臺(tái)農(nóng)業(yè)溫室氣體減排措施提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

本書不僅可供環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)、農(nóng)田污染防治等行業(yè)的技術(shù)人員、科研人員和管理人員閱讀參考,也可以作為高等學(xué)校環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)等相關(guān)專業(yè)的參考書籍。

農(nóng)業(yè)是溫室氣體的主要排放源之一，其中土壤和農(nóng)用投入品（尤其是氮肥）對(duì)溫室氣體排放的貢獻(xiàn)率約占64% 。中國是一個(gè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，為在有限的土地上生產(chǎn)更多的糧食，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不斷提高復(fù)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(dāng)?shù)戎苯訉?dǎo)致農(nóng)田溫室氣體排放量過高。農(nóng)村勞動(dòng)力短缺、教育水平較低、農(nóng)業(yè)配套機(jī)械落后的現(xiàn)狀，使我國面臨巨大的減排壓力。對(duì)碳平衡估算以及CO2減排與增匯的研究是我國政府和科學(xué)家所面臨的重要議題。

測(cè)定農(nóng)田土壤溫室氣體排放通量是估算區(qū)域農(nóng)田溫室氣體排放量的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外測(cè)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(guān)法和箱法中的靜態(tài)箱/氣相色譜法最為常見。前者因?qū)τ^測(cè)對(duì)象的下墊面和大氣穩(wěn)定度要求較高，難以應(yīng)用于田塊小且分散、機(jī)械化程度不高的我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體觀測(cè)；靜態(tài)箱/氣相色譜法因其儀器價(jià)廉、操作方便、靈敏度高而被廣泛應(yīng)用。此外，國內(nèi)外還研發(fā)了自動(dòng)采樣分析技術(shù)，對(duì)觀測(cè)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但儀器昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高，在我國未推廣使用。目前用于估算區(qū)域農(nóng)田土壤溫室氣體排放的方法有排放通量匯總外推法、IPCC計(jì)算方法、經(jīng)驗(yàn)公式法和機(jī)理模型計(jì)算法。對(duì)我國而言，建立農(nóng)田溫室氣體排放和影響其產(chǎn)生機(jī)理因素之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型是一條適宜的道路。

隨著國際社會(huì)對(duì)氣候變化、溫室氣體減排的日益重視，農(nóng)田土壤固碳減排技術(shù)研究得到了廣泛關(guān)注。若將我國目前氮肥利用率從20%～30%提高到30%～40%，可相應(yīng)降低10%的N2O排放。研究表明，推行長(zhǎng)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(jī)肥與化肥混施等都可以降低溫室氣體的排放。可見，只要技術(shù)合理，農(nóng)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(shù)各個(gè)地區(qū)有不同的要求和效果，某些管理措施由于影響產(chǎn)量或操作復(fù)雜而難以持續(xù)推廣。

本書理論密切聯(lián)系實(shí)際，內(nèi)容新穎，圖文并茂，全面系統(tǒng)，正確評(píng)估了山東省農(nóng)田溫室氣體排放及減排潛力，并集成適用于山東省典型農(nóng)田固碳、減排、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)產(chǎn)、輕簡(jiǎn)的溫室氣體減排技術(shù)，為準(zhǔn)確估算山東省農(nóng)田溫室氣體排放量及出臺(tái)農(nóng)業(yè)溫室氣體減排措施提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本書適用于農(nóng)業(yè)類相關(guān)技術(shù)人員和管理人員閱讀參考，也可以作為相關(guān)專業(yè)大中專學(xué)生教材或農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)參考書。

本書在編寫過程中引用和參考了相關(guān)書籍和資料，在此對(duì)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(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

編者

2019年6月

江麗華，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，研究員，江麗華，作為山東省農(nóng)科院植物營(yíng)養(yǎng)與肥料創(chuàng)制學(xué)科的帶頭人，長(zhǎng)期工作在科研和生產(chǎn)一線。在植物營(yíng)養(yǎng)與施肥、新型肥料創(chuàng)制、農(nóng)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(hù)，建設(shè)美麗山東，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)做出了貢獻(xiàn)。在施肥對(duì)土壤、水、大氣的環(huán)境效應(yīng)研究方面，主持承擔(dān)農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)華北旱地農(nóng)田溫室氣體監(jiān)測(cè)與調(diào)控技術(shù)、中國清潔發(fā)展機(jī)制基金贈(zèng)款項(xiàng)目華北糧食作物溫室氣體減排與調(diào)控技術(shù)項(xiàng)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(dòng)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(chǎn)特點(diǎn)、溫室氣體排放現(xiàn)狀和技術(shù)需求，以不減產(chǎn)、少排放、輕簡(jiǎn)化和高效益為原則，形成典型旱作種植模式下農(nóng)業(yè)溫室氣體減排技術(shù)。

2014年山東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（首位），2015年獲中華農(nóng)業(yè)科技三等獎(jiǎng)（首位），2010年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)（第3位）、2009年山東省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)（第2位），2004年山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第2位）、2011年山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第6位）、1997年山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第9位），2002年山東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)（第3位），2014年山東省農(nóng)牧漁業(yè)豐收一等獎(jiǎng)（第2位），2008年山東省農(nóng)牧漁業(yè)豐收一等獎(jiǎng)（第2位），2005年山東省農(nóng)牧漁業(yè)豐收二等獎(jiǎng)（第4位），2008年山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)（第4位）。

2015年榮獲山東省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，2017年榮獲省直機(jī)關(guān)三八紅旗手榮譽(yù)稱號(hào)，2016年榮獲濰坊市鳶都產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才稱號(hào)，2015年榮獲2013-2014年度山東省省直機(jī)關(guān)優(yōu) 秀共產(chǎn)黨員稱號(hào)，2015年獲中國作物學(xué)會(huì)第一屆青年科技獎(jiǎng)，2010年獲第九屆山東省青年科技獎(jiǎng)，2008年獲山東省第四屆巾幗發(fā)明家稱號(hào)和山東省第二屆發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng) 稱號(hào)，2014年榮立山東省農(nóng)科院個(gè)人三等功，2016年獲山東省農(nóng)科院科技創(chuàng)新和推廣先進(jìn)個(gè)人。

第一章　概述 1

　第一節(jié)　農(nóng)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(duì)農(nóng)田溫室氣體排放的影響 3

　　三、施肥對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放的影響 5

　　四、水分管理對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放的影響 6

　　五、作物品種對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放的影響 7

　　六、輪作及間套作對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放的影響 7

　第二節(jié)　農(nóng)田溫室氣體排放特征 8

　　一、農(nóng)田土壤CO2排放通量特征 8

　　二、稻田CH4排放通量特征 9

　　三、農(nóng)田土壤N2O排放通量特征 9

　第三節(jié)　農(nóng)田溫室氣體排放潛力與控制技術(shù) 10

　　一、農(nóng)田減排方面 11

　　二、農(nóng)田增匯方面 13

第二章　山東省農(nóng)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(jì)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(jié) 27

第三章　典型農(nóng)田溫室氣體排放規(guī)律研究 29

　第一節(jié)　設(shè)施蔬菜農(nóng)田溫室氣體排放規(guī)律研究 29

　　一、材料與方法 29

　　二、結(jié)果與分析 31

　第二節(jié)　設(shè)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(jié)果與分析 43

　第三節(jié)　菜糧輪作農(nóng)田溫室氣體排放規(guī)律研究 49

　　一、材料與方法 49

　　二、結(jié)果與分析 50

　第四節(jié)　小麥玉米輪作農(nóng)田溫室氣體排放規(guī)律研究 55

　　一、材料與方法 55

　　二、結(jié)果與分析 57

第四章　典型農(nóng)田溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程 63

　第一節(jié)　設(shè)施蔬菜農(nóng)田溫室氣體排放監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程 63

　　一、監(jiān)測(cè)前準(zhǔn)備工作 63

　　二、樣品采集步驟 66

　　三、靜態(tài)箱法人工觀測(cè)中的N2O 測(cè)定方法 67

　　四、靜態(tài)箱法人工觀測(cè)中的氣體通量計(jì)算方法 68

　第二節(jié)　設(shè)施葉菜類農(nóng)田溫室氣體排放監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程 69

　　一、監(jiān)測(cè)前準(zhǔn)備工作 69

　　二、樣品采集步驟 71

　　三、靜態(tài)箱法人工觀測(cè)中的N2O測(cè)定方法 72

　　四、靜態(tài)箱法人工觀測(cè)中的氣體通量計(jì)算方法 72

　第三節(jié)　小麥玉米輪作農(nóng)田溫室氣體排放監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程 74

　　一、監(jiān)測(cè)前準(zhǔn)備工作 74

　　二、樣品采集步驟 77

　　三、靜態(tài)箱法人工觀測(cè)中的N2O測(cè)定方法 78

　　四、靜態(tài)箱法人工觀測(cè)中的氣體通量計(jì)算方法 78

第五章　典型農(nóng)田溫室氣體減排技術(shù)研究 81

　第一節(jié)　茄果類設(shè)施蔬菜溫室氣體減排技術(shù)研究 81

　　一、材料與方法 81

　　二、結(jié)果與分析 83

　第二節(jié)　葉菜類設(shè)施蔬菜溫室氣體減排技術(shù)研究 87

　　一、材料與方法 87

　　二、結(jié)果與分析 90

　第三節(jié)　設(shè)施蔬菜廢棄物堆肥減排技術(shù)研究 92

　　一、材料與方法 93

　　二、結(jié)果與分析 94

　第四節(jié)　菜糧輪作溫室氣體減排技術(shù)研究 99

　　一、材料與方法 99

　　二、結(jié)果與分析 100

　第五節(jié)　蔬菜廢棄物還田對(duì)露地生菜溫室氣體排放的影響 104

　　一、材料與方法 104

　　二、結(jié)果與分析 105

　第六節(jié)　小麥玉米輪作溫室氣體減排技術(shù)研究 111

　　一、材料與方法 111

　　二、結(jié)果與分析 113

第六章　典型農(nóng)田溫室氣體減排技術(shù)及應(yīng)用 120

　第一節(jié)　設(shè)施蔬菜堆肥增碳控氮減排技術(shù) 120

　　一、背景 120

　　二、已突破的關(guān)鍵技術(shù) 121

　第二節(jié)　大蔥-小麥增、還、減、合固碳減排技術(shù) 124

　　一、應(yīng)對(duì)制約農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題 124

　　二、已突破的關(guān)鍵技術(shù) 125

　　三、取得的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)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(shù) 128

　　一、應(yīng)對(duì)制約農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題 128

　　二、已突破的關(guān)鍵技術(shù) 129

　　三、取得的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益 129

　　四、成果展示 130

第七章　典型農(nóng)田溫室氣體減排潛力評(píng)估 132

　　一、減排量計(jì)算方法 133

　　二、不同類型農(nóng)田的減排潛力計(jì)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(xiàn) 148

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