与默认的氧化亚氮排放系数相矛盾：在丹麦的农业土壤中，混合有机肥料施用的平均氧化亚氮排放量高于合成氮肥的排放量

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Contradicting default nitrous oxide emission factors: Average nitrous oxide emissions from mixed organic fertilizer application are higher than those from synthetic nitrogen fertilizers on Danish agricultural soils

氮氧化物排放因子研究：丹麦农业中合成与有机肥料的对比分析

　　这项研究聚焦于丹麦农业中氮氧化物（N?O）的排放情况，旨在为合成肥料和混合有机氮肥提供更精确的国家特定排放因子，以支持更有效的监测和缓解措施。丹麦农业产生的N?O排放约占其温室气体排放总量的25%，而该研究针对春大麦和冬小麦这两种主要作物，在典型的丹麦农田条件下，开展了28项田间试验，覆盖了86.5%的丹麦土壤类型。研究过程中，测量了施肥后N?O的排放情况，其中包括有机肥料（如牛粪、猪粪和沼渣）与合成起始肥料的组合，以及单独使用合成硝酸铵肥料的情况。研究结果表明，合成肥料的累计N?O排放量在春大麦中范围为0.12至1.05千克N?O-N每公顷，而在冬小麦中为0.08至1.17千克N?O-N每公顷。混合有机肥料的排放量则分别为春大麦0.95至1.41千克N?O-N每公顷，冬小麦0.19至1.30千克N?O-N每公顷。这些数据揭示了N?O排放与土壤湿度和降水量之间的紧密关系，尤其在湿润条件下，排放量更高。

N?O排放的高低不仅取决于肥料种类，还与土壤条件和气候密切相关。在研究中，合成肥料的排放因子在春大麦生长季节平均为0.11±0.03%（即每施用100千克氮，平均排放0.11千克N?O-N），而在冬小麦中为0.16±0.06%。相比之下，混合有机肥料的排放因子显著更高，春大麦中为0.38±0.05%（牛粪与起始肥料组合），冬小麦中为0.38±0.09%（猪粪与起始肥料组合）和0.37±0.10%（沼渣与起始肥料组合）。这些结果与IPCC对于湿润气候的最新修正相矛盾，因为IPCC假设有机肥料的排放因子低于合成肥料。因此，该研究强调了需要根据地区特性调整排放因子，以提高丹麦国家温室气体清单的准确性。

研究还揭示了N?O排放的时空变化特性。在春大麦和冬小麦的生长季节中，排放量受到多种因素的影响，包括土壤类型、气候条件、肥料种类以及施肥方法。例如，春大麦在2023年的排放量显著低于2024年，这可能与当年的降水模式有关。而冬小麦的排放量则在不同年份之间存在一定程度的波动，尤其是在土壤湿度和降水变化较大的年份。此外，研究发现，N?O排放与土壤湿度之间的关系在不同作物和肥料之间有所不同。在冬小麦中，土壤湿度与N?O排放呈正相关，而在春大麦中，土壤湿度对合成肥料的排放影响较小，却对混合有机肥料的排放产生了相反的影响。

在丹麦，由于其特殊的农业结构和环境管理措施，氮肥的使用和管理方式对N?O排放具有重要影响。研究发现，尽管部分试验中有机肥料的氮浓度高于合成肥料，但这种差异并未导致排放因子的显著变化。这表明，有机肥料的高排放因子可能更多地受到其物理特性和土壤环境的影响，而非单纯的氮浓度。此外，研究还指出，有机肥料中包含的可溶性碳化合物可能促进了微生物活动，从而增加了土壤中的氮氧化过程，进而提高了N?O的排放。

研究还探讨了N?O排放因子与气候条件之间的关系。例如，研究发现，在湿润气候条件下，N?O排放因子普遍较高，而合成肥料的排放因子在湿润条件下也高于干燥气候。这表明，不同地区的气候条件对N?O排放具有显著影响，因此，统一的排放因子可能无法准确反映各地区的实际情况。为了提高排放估计的准确性，研究建议采用更细致的Tier 2方法，而不是依赖于全球默认的Tier 1方法。

此外，研究还分析了不同施肥方式对N?O排放的影响。例如，合成肥料的排放因子在春大麦中较低，而在冬小麦中较高。这可能与作物的生长周期和对氮的吸收效率有关。冬小麦在施肥时已经有一定生长基础，能够更高效地利用氮素，从而减少了N?O的产生。然而，春大麦由于施肥时间较早，氮素的利用率较低，导致排放因子相对较高。这种差异说明了不同作物在施肥管理上的不同需求和响应，从而影响了N?O的排放水平。

研究结果还对丹麦国家温室气体清单的制定具有重要意义。目前，丹麦的国家清单采用IPCC推荐的默认排放因子，即合成肥料的排放因子为1%。然而，该研究显示，丹麦的实际情况可能与这一默认值存在较大差异，尤其是在混合有机肥料的使用上。因此，为了更准确地反映丹麦农业的N?O排放情况，需要采用基于本地实验数据的国家特定排放因子。

在农业管理实践中，N?O的排放受到多种因素的影响，包括土壤水分、氮素施用量、施肥方式以及作物的生长阶段。研究中发现，施肥后N?O排放通常会在短时间内达到峰值，这可能与土壤中氮素的快速转化和微生物活动的增强有关。同时，研究也指出，N?O的排放不仅与施肥量相关，还与施肥时间、土壤类型和气候条件密切相关。例如，在2024年，由于降水较多，土壤湿度较高，N?O的排放量显著增加，而2023年则相对较低。

研究还探讨了N?O排放因子与气候预测之间的关系。随着全球气候变化，北方欧洲地区的降水模式预计会发生变化，这可能进一步影响N?O的排放水平。因此，了解这些变化对于制定有效的农业减排策略至关重要。此外，研究强调了监测和数据收集的重要性，特别是在不同年份和不同土壤类型之间，以确保排放因子的准确性和代表性。

总体而言，该研究为丹麦农业N?O排放的监测和管理提供了重要的科学依据。通过分析春大麦和冬小麦的N?O排放情况，研究揭示了不同肥料类型和土壤条件对排放的影响，同时指出了当前IPCC推荐的默认排放因子可能无法准确反映丹麦的实际情况。因此，该研究建议采用国家特定的排放因子，以提高温室气体清单的精度，并为未来的农业减排政策提供支持。此外，研究还强调了气候和土壤条件在N?O排放中的关键作用，这为未来的研究和政策制定提供了新的方向和思路。