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人才强校 | 崔振岭教授课题组发文揭示全球农田、森林、草原氧化亚氮背景排放空间分布规律

资源与环境学院 2021年09月16日 报道 浏览次数:

本网讯 9月17日,资源与环境学院崔振岭教授课题组在《Global Change Biology》杂志上在线发表了题为“Evaluation of variation in background nitrous oxide emissions: A new global synthesis integrating the impacts of climate, soil and management conditions”的研究论文,评估了全球农田、林地和草地的全球背景N2O排放(BNE)空间分布及其主要驱动力,同时与IPCC结果进行比较,强调了详细估算BNE空间分布的必要性。

本研究首先通过整合了来自546个实验地点的450项已发表研究获得了1353个观测数据,其中农田687个,林地341个,草地325个。

图. 1. 氧化亚氮数据点分布。红色、蓝色和黄色分别代表农田、森林和草原。灰色代表植被覆盖区。

配合气候、土壤性质及管理(植被类型)分析了造成BNE排放空间差异的主要驱动力。结果表明,土壤pH,氮矿化速率,氮沉降,土壤含水量,土壤温度是最主要的驱动力。

图. 2. 氧化亚氮背景值及其主要影响因素主成分分析(a). 影响因素相对贡献率 (b). 图 (c)–(j )影响因素与BNE相关分析. N_MIN, 土壤矿化速率; N_DEP, 大气氮沉降; VWC,体积含水量; MAP, 年平均降雨量; MAT, 年平均气温; ST, 土壤温度; Clay: 土壤黏粒含量; SOC, 土壤有机碳; STN, 土壤全氮; BD, 容重; 灰色阴影代表95%置信区间,虚线表示BNE平均值。

图.3. 土壤BNE与显著影响因素结构方程模型。影响因素缩写同图2

基于以上影响因素分析的基础上配合高分辨率气候和土壤数据利用机器学习方法绘制了全球10km栅格尺度的BNE分布图。结果表明农田、林地和草地的平均BNE分别为1.10、0.92和0.84 kg N ha-1 yr-1,变化范围(5%-95%)分别为0.18-3.47、0.20-3.44和-1.16-3.70 kg N ha-1 yr-1。

图. 4. 全球每年单位面积BNE空间分布(10km×10km栅格)。(a)农田, (b) 森林, (c)草原.

之后,作者计算了全球和国家尺度内的BNE总量,并将其与IPCC的估计值进行对比。结果表明,3种土地利用类型的总BNE比IPCC估算的总BNE低0.83 Tg N yr-1,各国较IPCC变化范围为-47%-94%。IPCC对农田BNE的估计值稍高(+0.11 Tg N yr-1),对林地和草地的BNE估计值分别低了0.40和0.54 Tg N yr-1。

图. 5.全球主要国家每年单位面积BNE空间分布(a)农田, (b) 森林, (c) 草原. (d) – (f) 为全球面积排名前45的国家。

图. 6. 全球农田、森林和草原每年总BNE与IPCC比较。. (a) 和 (b)表示总量差异,(c) 和 (d) 表示相差百分比.

该研究由中国农业大学资源与环境学院崔振岭教授(通讯作者)团队完成,资源与环境学院博士后尹宇龙为第一作者。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.15860


责任编辑:马文哲
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