收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于模型和GIS技术的中国农田化学氮源N_2O直接排放量估计

卢燕宇  
【摘要】: 温室气体引起的全球气候变暖和平流层臭氧的损耗已成为全世界面临的两大环境问题.氧化亚氮(N_2O)是大气中仅次于CO_2和CH_4的第三大痕量温室气体,农田是大气申N_2O的重要来源,然而对于农田N_2O排放的精确估计一直存在着较大困难,其原因主要在于气候、土壤以及农业管理方式等影响农田N_2O排放的因素在时间和空间上都存在巨大的变异性。 中国作为农业大国,其农田对全球N_2O排放的影响已经成为全球变化研究的焦点之一,并且中国作为《联合国气候变化框架公约》的缔约国之一,编制N_2O排放的国家清单已成为刻不容缓的工作。准确估计我国的农田N_2O排放量,研究其时空变化规律,不仅对于我国的科学研究和国家利益具有一定的重要性,同时也是全球变化研究的内容之一,有助于揭示全球气候变化的规律,为减缓和应对气候变化提供有效对策. 本文的研究目的为:结合我国农业生态系统的特点,在IPCC推荐的排放系数法的基础上,建立适用于我国农田的N_2O排放估算模型;在GIS技术支持下,估算中国农田N_2O直接排放量,并研究中国农田N_2O排放的时空变异规律;结合气候模式,分析未来气候变化情景下中国农田N_2O直接排放的变化趋势;探讨在区域尺度上减缓中国农田N_2O排放的对策。 本研究通过充分调研现有文献资料,结合本课题组观测结果的基础上,采取一定的规則对所获取的数据进行取舍和整理后,建立了包括N_2O年排放量、施氮量、环境要素、地理位置、作物类型等要素的数据库。统计分析结果表明,在大尺度样本空间內农田N_2O排放与降水及氮肥施用量呈显著正相关,与气温、土壤pH值、有机碳及N含量无显著相关. 在IPCC推荐的排放系数法的基础上,通过考虑农田N_2O排放与年降水量间的关系,本文建立了针对旱地农田N20排放的估算方程A\O-N=(1.49±0.73)P+(0.0186±0.0027)P·F(r~2=0.61,P<0.0001)。拟合度分析表明,相较于IPCC缺省方法,引入了降水因子的估算方程能够提高对农田N_2O排放的解释性,对N_2O排放具有更好的模拟效果,也更适用于中国农田的N_2O排放估算。 根据中国农业生产和种植制度的特点,本文引入水田N_2O排放系数,结合降水修正的排放系数,在GIS技术的支持下,估算了中国农田N_2O直接排放量.结果表明,在1980—2000年间中国农田化学氮源N_2O平均年排放量为167.22 GgN_2O-N yr~(-1),约占氮肥用量的1.02%,其中旱作农田是主要的N_2O释放源,约占中国农田N_2O直接排放量的86%。 中国农田N_2O排放具有较强的时空变异性.在分布格局上,N_2O排放通量和排放系数均表现出明显的地区间差异,东部较高,西北偏低.在时间序列上,中国农田N_2O排放量在上世纪后二十年升高了约149 Gg N_2O-N,增加了1.55倍,同时受氮肥用量和气候条件等因素的影响,不同地区N_2O排放量增加的幅度也具有较大差异。由于考虑了N_2O排放的主控因子,本文采用的方法能够更为合理的估计出农田N_2O排放的年际问变异。 本研究估算的不确定性主要来自于两个方面,输入数据空间化过程中的偏差和估算方程的不确定性。结合本研究的特点,采用了IPCC推荐的误差传播公式来量化和合并估算过程中的不确定性。分析表明,本研究对中国农田N_2O年排放量估算的不确定性约为21.3%。 利用气候模式驱动农田N_2O估算模型,本文分析了未来气候变化情景下中国农田N_2O排放的变化趋势。结果表明,农田N_2O排放对气候变化具有较强的敏感性。虽然在较长的时间尺度上,中国农田N_2O排放在趋势上并未发生明显的改变,然而,N_2O排放的年际变异进一步变大,波动性增强,同时其空间分布格局也发生了一定的变化,N_2O的排放中心有向北移动的趋势。 基于中国农田N_2O排放和氮肥用量的地区间差异,本研究设置了中国氮肥区域分配情景。情景分析结果表明,在化学氮肥施用总量接近的条件下,通过调整中国氮肥的地区间分配,可以削减约11.7%的农田N_2O排放量。与此同时,经过氮肥用量的区域性调整后,由于提高了氮肥的利用率,中国的粮食产量具有一定的增加潜力。 本研究通过大样本空间数据的分析,探讨了农田N_2O排放与各影响因素间的关系,基于这种关系所建立的N_2O排放估算模型,在保持排放系数法操作简单的基础上提高了估算的准确性。在GIS技术的架构下,本文将栅格化数据集和估算模型相结合,研究了较长时间序列内中国农田化学氮源N_2O直接排放的时空变异规律,系统的回答了中国农田N_2O排放的过去、现在和将来,这将有助于我们评价中国农田对大气温室气体浓度升高的贡献,为制定有关温室气体的的决策提供科学支持,对合理预判和应对未来全球变化的趋向具有重要意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王少平,陈满荣,俞立中,许世远;GIS在农业非点源污染研究中的应用[J];农业环境保护;2000年05期
2 符素华,张卫国,刘宝元,朱启疆,吴敬东,段淑怀,李永贵;北京山区小流域土壤侵蚀模型[J];水土保持研究;2001年04期
3 张运生;张思玉;;林火蔓延模拟研究进展[J];安徽农业科学;2010年32期
4 李忠;;基于GIS数字城市规划的应用研究[J];湖南环境生物职业技术学院学报;2007年02期
5 DennisL.Corwin,KeithLoague,TimothyR.Ellsworth,高鹏;GIS支持下的非点源污染模型[J];水土保持科技情报;1999年01期
6 胡良军,李锐,杨勤科,邵明安;基于GIS的区域水土流失评价模型[J];应用基础与工程科学学报;2000年01期
7 沈雨,黄耀,宗良纲,张稳,徐茂,刘林旺;基于模型和GIS的江苏省农田土壤有机碳变化研究[J];中国农业科学;2003年11期
8 唐红艳;牛宝亮;;基于GIS的大兴安岭中段东南坡降水量空间插值分析[J];水土保持研究;2010年06期
9 刘洪江;韩用顺;江玉红;张继;;云南昆明东川区泥石流危险性评价[J];水土保持研究;2007年06期
10 唐红艳;牛宝亮;张福;;基于GIS技术的马铃薯种植气候区划[J];干旱地区农业研究;2010年04期
11 王飞儿,陈英旭,吕唤春;基于GIS的非点源污染模型的类型、组成及其发展方向[J];水土保持科技情报;2002年03期
12 张帅;赵京音;李琳一;;GIS技术在病虫害管理中的应用[J];上海农业学报;2008年03期
13 田凤宾;;基于WebGIS农业灾害预警信息平台的设计策略研究——以吉林省农业灾害预警信息平台为例[J];农业科技与装备;2008年06期
14 黎夏;珠江三角洲发展走廊1988~1997年土地利用变化特征的空间分析[J];自然资源学报;2004年03期
15 周林,傅先义,张正跃,马以秀,朱国生;江苏里下河地区池杉造林密度模型的研究[J];浙江林学院学报;1999年02期
16 李桂花,李保国;细菌在土壤中运移模型的研究进展[J];应用生态学报;2003年06期
17 陈蓉蓉,周治国,曹卫星,朱艳,戴廷波;农田精确施肥决策支持系统的设计和实现[J];中国农业科学;2004年04期
18 段红星;作物蒸散量计算模型探讨[J];山西水利;2005年03期
19 宿秀艳;;GIS技术在数字农业中的应用[J];安徽农业科学;2007年09期
20 郭丽娜;;漠河县林火可视域分析[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱大威;黄耀;金之庆;;基于模型和GIS的区域有机肥氮素管理研究[A];全国农业气象与生态环境学术年会论文集[C];2006年
2 孙玉婷;张书亮;;丽水市GIS供水管网信息系统的设计与实现[A];地理信息与物联网论坛暨江苏省测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 柳林;李万武;卢秀山;;GIS三维动态符号库的研究与实现[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
4 庄学强;李品芳;;基于GIS的海运液化气泄漏事故应急信息系统[A];2010年船舶防污染学术年会论文集[C];2010年
5 邢怀学;葛伟亚;董志高;田福金;;基于GIS城市地质环境质量综合评价——以福州市为例[A];“华东六省一市地学科技论坛”论文专辑[C];2010年
6 薛正哲;马强;;基于GIS的煤矿测绘管理信息系统研究[A];安全高效矿井机电装备及信息化技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
7 罗芳;安廷波;;基于组件技术进行应用型地理信息系统开发[A];广东省测绘学会第九次会员代表大会暨学术交流会论文集[C];2010年
8 余昊;吕文彦;吕婷;王吉田;秦雪峰;王国昌;王刘豪;王运兵;;基于GIS的河南蝗虫监测预警系统的研制[A];Proceedings of 2010 National Vocational Education of Communications and Information Technology Conference (2010 NVCIC)[C];2010年
9 钱云飞;;基于ArcEngine的基础GIS数据符号化与显示[A];地理信息与物联网论坛暨江苏省测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
10 曾涛;何玉良;钟江文;;基于多GIS平台的矿产资源潜力评价方案——以栾川钼钨矿评价为例[A];河南地球科学通报2011年卷(下册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 卢燕宇;基于模型和GIS技术的中国农田化学氮源N_2O直接排放量估计[D];南京农业大学;2007年
2 曹月娥;基于GIS技术的县级土地利用总体规划研究[D];新疆大学;2010年
3 杨同辉;宁波市新农村GIS开发与应用研究[D];华东师范大学;2011年
4 王春;基于VR/GIS一体化城市微观交通虚拟仿真系统的研究与应用[D];中国海洋大学;2010年
5 付博;基于GIS和遥感的长春市宜居性环境评价研究[D];吉林大学;2011年
6 马海民;基于面向对象的高速铁路网络资源时空GIS研究[D];兰州交通大学;2009年
7 李伟;GIS内多绝缘缺陷产生混合局部放电信号的分离研究[D];重庆大学;2010年
8 杜君;基于GIS的我国小麦施肥指标体系的构建[D];中国农业科学院;2011年
9 卢斌(王莹);基于格网GIS的艾比湖流域城市化与生态环境效应评价研究[D];西北大学;2010年
10 虞汉华;基于GIS的城市重大危险源风险管理研究[D];南京工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹志纯;基于GIS的金华市金东区村庄布点研究[D];浙江师范大学;2007年
2 张伟;基于分布式存储的移动GIS技术与应用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
3 黄仪;基于GIS的宝安区收地拆迁管理信息系统研发[D];江西理工大学;2010年
4 詹伟;基于GIS技术的县级国土资源管理系统的开发与设计[D];电子科技大学;2010年
5 曾春阳;基于GIS的小班立地因子提取与立地评价研究[D];中南林业科技大学;2008年
6 蒋熠;基于GIS的“数字园林”系统设计与实现[D];解放军信息工程大学;2009年
7 阚龙攀;GIS技术在林业制图中的应用研究[D];河南农业大学;2010年
8 张培斯;城市排水管网GIS系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2010年
9 王淼;基于GIS的军用通信网管线资源管理与决策系统设计及实现[D];东北大学;2008年
10 李三爱;北方旱农区主要农作物农田水份生产潜力研究[D];山西农业大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 林英;我国GIS产业逐步走向成熟[N];光明日报;2009年
2 通讯员 杨黎明 卢伟萍;气象GIS应用联合实验室在广西成立[N];中国气象报;2010年
3 记者 李大庆;地理信息系统之父诠释GIS新理念[N];科技日报;2010年
4 刘建国;地理信息系统(GIS)支持周原地区古代人地关系研究[N];中国社会科学报;2010年
5 本报记者 王娟;移动GIS应用井喷还差什么[N];中国计算机报;2011年
6 秦始皇兵马俑博物馆 王亮;GIS在文化遗产地管理中的应用初探[N];中国文物报;2008年
7 记者 刘修兵;滁州将GIS引入文物普查[N];中国文化报;2008年
8 胡蓓;湖北省测绘行业协会举办GIS相关技术讲座[N];中国测绘报;2008年
9 刘光强 刘喜喜 编译;GIS为洛杉矶大火救助提供决策信息[N];中国计算机报;2008年
10 立实;中国GIS协会认真学习贯彻胡锦涛总书记重要讲话精神[N];中国测绘报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978