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实验室王占彪团队提出厘清棉田土壤N₂O排放强度的全球变化模式 助力棉花绿色可持续发展

作者:棉花生物育种与综合利用全国重点实验室 日期:2024-09-30 访问量:

实验室王占彪研究员团队通过收集、分析和挖掘棉田土壤一氧化二氮(N2O)排放数据,首次明确了全球棉田土壤N2O排放强度及控制因素,并对其相应减排措施进行了评价。相关研究成果以“A global synthesis of nitrous oxide emissions across cotton-planted soils”为题发表在环境科学与生态学1区Top期刊《Sustainable Production and Consumption》(IF=10.9)上。

在全球范围内,获取具体区域和作物的N2O排放信息,对制定有效的N2O减排策略至关重要。棉田土壤是农业生产中一个重要的N2O排放源。然而,人们对全球棉田土壤N2O排放强度及主要驱动因素知之甚少。

该研究基于全球棉田土壤N2O排放的原位观测数据集,量化了棉田土壤面积尺度N2O排放(N2Oarea)、产量尺度N2O排放(N2Oyield)、直接N2O排放因子(EFd)及其控制因素,并探讨了相关的潜在减排策略。结果显示,全球棉田土壤N2Oarea为2.10 kg N ha−1,平均EFd为0.92%,这与谷类作物(如玉米,1.02%)和政府间气候变化专门委员会(IPCC)全球农田的默认值1%相当。全球平均N2Oyield为622 g N Mg−1。在全球尺度上,棉田土壤N2O排放(即N2Oarea、N2Oyield和EFd)的变化主要由气候条件(如气候类型)和土壤性质(如容重、pH、C/N或土壤质地)控制,而不是公认的管理措施(如施氮量)。此外,该研究表明,脲酶和/或硝化抑制剂的施用可显著减少土壤N2O排放,并保持籽棉产量不变。综合上述研究成果,研究提出,棉花生产具有明显的气候足迹,而相关研究结果为棉花可持续集约化生产提供了潜在的N2O减排方案。同时,也为全球农田直接N2O排放因子数据库的构建提供可靠参数。该研究结果对准确编制农业N2O排放清单,并制定有效的N2O减排措施具有重要意义。

中国农业科学院棉花研究所潘占磊助理研究员为该论文第一作者,王占彪研究员为通讯作者。该研究得到了丝绸之路经济带创新驱动发展试验区、乌昌石国家自主创新示范区科技发展计划(2023LQJ03)、新疆“天山英才”培养计划(2023TSYCCX0020)和新疆自然科学基金(2022D01B224)等项目及国家农业农村长期因子综合观测昌吉站的支持。

Doi:10.1016/j.spc.2024.09.022

全球棉田土壤N2O排放强度、控制因素及相应减排措施