在奥尔胡斯大学领导的一项合作中,研究人员测量了丹麦四个不同地点两年内的一氧化二氮排放量,这些地点建立了代表性的作物轮作,为测量提供了现实的环境。实验包括:
丹麦西部的轮作与牛奶生产,
丹麦西南部的轮作与牛奶生产
丹麦西南部的轮作与生猪生产
丹麦东部的轮作与作物生产
这四个地点的土壤粘土含量均较低,属于北欧典型特征,而不同地点以及 2020 年和 2021 年两年之间的降水量差异很大。
春大麦施用合成有机肥
春大麦是所有作物轮作的一部分,在这里,三种商品化肥(NS、NPK 和 UAN)和八种有机肥料(三种牛粪、三种猪粪和两种消化物)在两个或四个地点的 1 平方米小块土地上施用。在不同地点施用完全相同的肥料材料,以研究当地条件对土壤性质和降水的相互作用影响。所有地点均采用相同的施肥、测量和数据分析方法,以确保可比性。
“我们对春大麦中一系列肥料材料的一氧化二氮排放量的并行测量主要集中在春季。然而,在轮作中,在两个实验年全年都测量了一氧化二氮排放量,并且这些测量值奥胡斯大学农业生态学系的 Søren O. Petersen 教授表示,春季施肥引起的大部分一氧化二氮排放发生在作物“清空”土壤氮之前。
更加关注液体厩肥
在这两个实验年中,商业化肥的一氧化二氮排放量显着低于目前的假设,而猪和牛的泥浆和消化物的排放量平均等于或高于之前的假设水平。这表明,在丹麦,90%的粪便都作为液体粪便处理,减少牲畜粪便中一氧化二氮排放的努力将对气候产生最大的影响。
“排放水平因地点和年份而异,但我们发现四个地点的牲畜粪便中的一氧化二氮排放量平均高于商业化肥的排放量,”Søren O. Petersen 说。
结果与 IPCC 的建议不同
有趣的是,丹麦的结果与IPCC(政府间气候变化专门委员会)关于湿温带气候一氧化二氮排放因子的最新建议不同。在最新的指南中,预计合成肥料的一氧化二氮排放量高于包括牲畜粪便和沼渣在内的有机肥料。这是基于对实验结果的全球分析。
“这两个结果很可能都是正确的,因为它们基于不同的数据集。这表明了代表当地情况的研究的重要性,”Søren O. Petersen 解释道。
丹麦的土壤以粘土含量低为主,几乎所有牲畜粪便都是液体形式,无论是否经过沼气厂处理。这种组合为硝化和反硝化提供了有利的条件,这两种微生物过程共同导致土壤中一氧化二氮的形成。
“土壤类型很重要,因为通气良好的土壤可以确保良好的硝化条件,同时也为液体有机肥料内部和周围产生的一氧化二氮到达大气提供良好的条件,”Søren O. Petersen 说。
他解释说,相比之下,全球分析中几乎一半的研究都是用固体粪便进行的,其中一氧化二氮形成的风险较低,因为很大一部分氮可能在储存过程中损失,而氮的净释放量为土壤低矮。更多的粘土也更容易空气交换不良,因此一氧化二氮从土壤中逸出的风险更小。
这项新研究是奥胡斯大学、哥本哈根大学和 SEGES Innovation 合作的一部分。这是丹麦农业局气候研究计划下的一个项目。这些研究仍在继续,并揭示了硝化抑制剂对一氧化二氮排放的影响,作为一种可能的气候缓解措施。