全球气候变暖对生态环境的影响非常恶劣,温室气体减排工作迫在眉睫,而农田温室气体排放评估和减排工作作为温室气体减排的重要部分也应该得到应有的重视。
本书从理论上对农田温室气体排放的主要影响因素、排放特征、排放潜力与控制技术进行了研究;针对农田温室气体排放现状、茄果类设施蔬菜、叶菜类设施蔬菜、菜粮轮作及小麦玉米轮作农田温室气体排放规律进行研究,形成了相应栽培模式下的农田温室气体监测技术及规程;并集成适用于典型农田固碳、减排、经济、稳产、轻简的温室气体减排技术,为准确估算农田温室气体排放量及出台农业温室气体减排措施提供科学依据和实践经验。
本书不仅可供环境工程、农业、农田污染防治等行业的技术人员、科研人员和管理人员阅读参考,也可以作为高等学校环境工程、农业等相关专业的参考书籍。
本书作者为长期从事不同施肥技术对环境影响方面的一线专家。
《农田温室气体排放评估与减排技术》旨在正确评估农田温室气体排放及减排潜力，并集成适用于典型农田 固碳、减排、经济、稳产、轻简的温室气体减排技术，为准确估算农田温室气体排放量及出台农业温室气体减排措施提供科学依据和实践经验。主要内容包括：农田温室气体排放现状、典型农田温室气体排放规律、典型农田温室气体监测技术规程、典型农田温室气体减排技术、典型农田温室气体减排技术宣传推广及示范基地建设、典型农田温室气体减排潜力评估、降低温室气体排放的措施及建议等内容，并分享了很多农田温室气体排放评估和减排技术的典型案例。
农业是温室气体的主要排放源之一，其中土壤和农用投入品（尤其是氮肥）对温室气体排放的贡献率约占64% 。中国是一个人口众多的农业大国，为在有限的土地上生产更多的粮食，农业生产中不断提高复种指数，肥料用量尤其是氮肥用量过高、养分投入不平衡、施肥方式不当等直接导致农田温室气体排放量过高。农村劳动力短缺、教育水平较低、农业配套机械落后的现状，使我国面临巨大的减排压力。对碳平衡估算以及CO2减排与增汇的研究是我国政府和科学家所面临的重要议题。
测定农田土壤温室气体排放通量是估算区域农田温室气体排放量的基础。目前，国内外测定陆地生态系统温室气体尤以微气象法中的涡度相关法和箱法中的静态箱/气相色谱法最为常见。前者因对观测对象的下垫面和大气稳定度要求较高，难以应用于田块小且分散、机械化程度不高的我国农田生态系统温室气体观测；静态箱/气相色谱法因其仪器价廉、操作方便、灵敏度高而被广泛应用。此外，国内外还研发了自动采样分析技术，对观测对象进行实时监测，但仪器昂贵，运行费用高，在我国未推广使用。目前用于估算区域农田土壤温室气体排放的方法有排放通量汇总外推法、IPCC计算方法、经验公式法和机理模型计算法。对我国而言，建立农田温室气体排放和影响其产生机理因素之间的统计学模型是一条适宜的道路。
随着国际社会对气候变化、温室气体减排的日益重视，农田土壤固碳减排技术研究得到了广泛关注。若将我国目前氮肥利用率从20%～30%提高到30%～40%，可相应降低10%的N2O排放。研究表明，推行长效肥料、缓控释肥可减排N2O 27%～88%；使用生物抑制剂，可有效减少N2O排放和其他气态氮损失；推广稻田间歇灌溉可减少单位面积稻田CH4排放的30%；合理的养分配比、改表施为深施、有机肥与化肥混施等都可以降低温室气体的排放。可见，只要技术合理，农田固碳减排潜力巨大。然而中国的气候变化、土地资源以及种植制度都有明显的区域特征，固碳减排技术各个地区有不同的要求和效果，某些管理措施由于影响产量或操作复杂而难以持续推广。
本书理论密切联系实际，内容新颖，图文并茂，全面系统，正确评估了山东省农田温室气体排放及减排潜力，并集成适用于山东省典型农田 固碳、减排、经济、稳产、轻简的温室气体减排技术，为准确估算山东省农田温室气体排放量及出台农业温室气体减排措施提供科学依据和实践经验。本书适用于农业类相关技术人员和管理人员阅读参考，也可以作为相关专业大中专学生教材或农业技术培训参考书。
本书在编写过程中引用和参考了相关书籍和资料，在此对所引用书籍和资料的原作者表示衷心的感谢。由于作者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请广大读者批评指正。
编 者
2019年6月
江丽华，山东省农业科学院农业资源与环境研究所，研究员，江丽华，作为山东省农科院植物营养与肥料创制学科的带头人，长期工作在科研和生产一线。在植物营养与施肥、新型肥料创制、农业面源污染和种植业源温室气体防控方面开展工作，为生态环境保护，建设美丽山东，推进生态文明建设做出了贡献。在施肥对土壤、水、大气的环境效应研究方面，主持承担农业部公益性行业（农业）科研专项华北旱地农田温室气体监测与调控技术、中国清洁发展机制基金赠款项目华北粮食作物温室气体减排与调控技术项目，初步探明了3种典型旱作种植模式下单季及周年温室气体排放的动态变化规律及其排放影响因素；根据不同种植区的生产特点、温室气体排放现状和技术需求，以不减产、少排放、轻简化和高效益为原则，形成典型旱作种植模式下农业温室气体减排技术。
2014年山东省科技进步一等奖（首位），2015年获中华农业科技三等奖（首位），2010年国 家技术发明二等奖（第3位）、2009年山东省技术发明一等奖（第2位），2004年山东省科技进步二等奖（第2位）、2011年山东省科技进步二等奖（第6位）、1997年山东省科技进步二等奖（第9位），2002年山东省科技进步三等奖（第3位），2014年山东省农牧渔业丰收一等奖（第2位），2008年山东省农牧渔业丰收一等奖（第2位），2005年山东省农牧渔业丰收二等奖（第4位），2008年山东省环境保护科学技术二等奖（第4位）。
2015年荣获山东省有突出贡献的中青年专家，2017年荣获省直机关三八红旗手荣誉称号，2016年荣获潍坊市鸢都产业领军人才称号，2015年荣获2013-2014年度山东省省直机关优 秀共产党员称号，2015年获中国作物学会第 一届青年科技奖，2010年获第九届山东省青年科技奖，2008年获山东省第四届巾帼发明家称号和山东省第二届发明创业奖 称号，2014年荣立山东省农科院个人三等功，2016年获山东省农科院科技创新和推广先进个人。
第一章 概述 1
第一节 农田温室气体排放的主要影响因素 1
一、温室气体的含义 1
二、耕作方式对农田温室气体排放的影响 3
三、施肥对农田温室气体排放的影响 5
四、水分管理对农田温室气体排放的影响 6
五、作物品种对农田温室气体排放的影响 7
六、轮作及间套作对农田温室气体排放的影响 7
第二节 农田温室气体排放特征 8
一、农田土壤CO2排放通量特征 8
二、稻田CH4排放通量特征 9
三、农田土壤N2O排放通量特征 9
第三节 农田温室气体排放潜力与控制技术 10
一、农田减排方面 11
二、农田增汇方面 13
第二章 山东省农田温室气体排放现状研究 15
一、种植业温室气体排放源的界定 15
二、计算方法 16
三、山东省种植业温室气体排放现状 20
四、小结 27
第三章 典型农田温室气体排放规律研究 29
第一节 设施蔬菜农田温室气体排放规律研究 29
一、材料与方法 29
二、结果与分析 31
第二节 设施白菜-芹菜温室气体排放规律研究 41
一、材料与方法 41
二、结果与分析 43
第三节 菜粮轮作农田温室气体排放规律研究 49
一、材料与方法 49
二、结果与分析 50
第四节 小麦玉米轮作农田温室气体排放规律研究 55
一、材料与方法 55
二、结果与分析 57
第四章 典型农田温室气体监测技术规程 63
第一节 设施蔬菜农田温室气体排放监测技术规程 63
一、监测前准备工作 63
二、样品采集步骤 66
三、静态箱法人工观测中的N2O 测定方法 67
四、静态箱法人工观测中的气体通量计算方法 68
第二节 设施叶菜类农田温室气体排放监测技术规程 69
一、监测前准备工作 69
二、样品采集步骤 71
三、静态箱法人工观测中的N2O测定方法 72
四、静态箱法人工观测中的气体通量计算方法 72
第三节 小麦玉米轮作农田温室气体排放监测技术规程 74
一、监测前准备工作 74
二、样品采集步骤 77
三、静态箱法人工观测中的N2O测定方法 78
四、静态箱法人工观测中的气体通量计算方法 78
第五章 典型农田温室气体减排技术研究 81
第一节 茄果类设施蔬菜温室气体减排技术研究 81
一、材料与方法 81
二、结果与分析 83
第二节 叶菜类设施蔬菜温室气体减排技术研究 87
一、材料与方法 87
二、结果与分析 90
第三节 设施蔬菜废弃物堆肥减排技术研究 92
一、材料与方法 93
二、结果与分析 94
第四节 菜粮轮作温室气体减排技术研究 99
一、材料与方法 99
二、结果与分析 100
第五节 蔬菜废弃物还田对露地生菜温室气体排放的影响 104
一、材料与方法 104
二、结果与分析 105
第六节 小麦玉米轮作温室气体减排技术研究 111
一、材料与方法 111
二、结果与分析 113
第六章 典型农田温室气体减排技术及应用 120
第一节 设施蔬菜堆肥增碳控氮减排技术 120
一、背景 120
二、已突破的关键技术 121
第二节 大葱-小麦增、还、减、合固碳减排技术 124
一、应对制约农业产业发展的瓶颈问题 124
二、已突破的关键技术 125
三、取得的经济效益、社会效益和生态效益 126
四、成果展示 127
第三节 冬小麦-夏玉米一次性施肥减排技术 128
一、应对制约农业产业发展的瓶颈问题 128
二、已突破的关键技术 129
三、取得的经济效益、社会效益和生态效益 129
四、成果展示 130
第七章 典型农田温室气体减排潜力评估 132
一、减排量计算方法 133
二、不同类型农田的减排潜力计算 136
第八章 降低温室气体排放的措施及建议 140
一、CO2减排 140
二、CH4减排 142
三、N2O减排 144
四、其他建议 147
参考文献 148
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