《用於作物生產可持續性評估的碳、氮、水足跡集成分析》是程琨為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：用於作物生產可持續性評估的碳、氮、水足跡集成分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程琨
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
農業生產活動通過土壤的碳、氮、水循環影響著生態系統服務，而完善的生態系統服務是氣候變化背景下農業可持續發展的必要條件。碳、氮、水足跡是近年來發展的量化人類活動對生態環境影響的重要指標。本項目擬採用統計計量和模型模擬相結合的方法，開發適用於評價作物生產對農業發展可持續性影響的碳、氮、水足跡計量方法；並以主要種植制度為例，研究常規管理和最佳化管理模式下作物生產碳、氮、水足跡特徵及其差異，挖掘引起差異的關鍵因子；採用集成分析手段從溫室效應、氮素損失和水資源消耗三個方面量化作物生產活動對生態環境的影響及其相對貢獻。項目創新之處在於通過碳、氮、水足跡集成分析來綜合評估農業管理對作物生產可持續性的影響，研究結果可為農業可持續發展技術選擇和政策制定提供理論依據和科學參考。
結題摘要
農業生產活動在為人類提供食物的同時，也通過土壤的碳、氮、水循環影響著生態和環境，如何在生產糧食的同時最大限度地減少生態環境風險進而達到作物的可持續生產是當前農業面臨的重要挑戰。碳、氮、水足跡是近年來發展的量化人類活動對生態環境影響的重要指標。本項目採用統計計量和模型模擬相結合的方法，開發了適用於評價作物生產可持續性的碳、氮、水足跡計量方法，並進一步基於環境風險評價方法發展了集成足跡計量方法，該方法可從溫室效應、氮素損失和水資源消耗三個方面量化作物生產活動對生態環境的綜合影響。然後，以代表中國9大陸地農業區的10個野外試驗點位為例，量化了當前我國主要種植制度作物生產的碳氮水足跡及其構成要素的相對貢獻，對比分析了常規管理和最佳化管理模式下作物生產碳、氮、水足跡特徵及其差異，探討了作物生產可持續管理的可能性。主要研究結果如下：1，生物質炭施用可以顯著降低水稻和玉米生產碳足跡平均約28.75和33.26 t CO2-eq ha-1，其中主要由土壤固碳和生物質炭生產過程生物氣循環利用所貢獻；2，對比了DAYCENT、DNDC、IPCC排放因子、線性回歸模型四個模型對氧化亞氮排放的模擬效果，結果顯示，與其它模型相比，DAYCENT模型對中國農田氧化亞氮排放的模擬效果最好；研究還發現，DAYCENT模型對未施肥條件下產量和氧化亞氮排放模擬有較大偏差，未來應關注不施肥下模型算法的提升；3，對10個代表性試驗點的碳氮水足跡分析表明，碳氮水足跡存在較大的空間變異，且三者間存在此消彼長的特徵。總體來看，稻作系統的集成足跡略高於旱作系統，主要是由於稻作系統的碳足跡較高導致的，且兩大系統對生態環境的風險主要是由於對水資源的消耗導致的；4，對我國水稻、小麥、玉米生產的碳氮水足跡進行了初步量化，並分析了水稻生產碳氮水足跡的空間分布特徵。項目研究成果可為農業可持續發展技術選擇和政策制定提供科學參考，未來研究應關注適宜於中國農田特徵的排放因子的開發和模型的最佳化。
