中荷AGD项目新作推荐：张福锁团队在《Environmental Science & Technology Letters》上发文探究中国典型农业区氨排放

       2022年1月28日，中荷农业绿色发展交叉创新型人才培养项目（AGD计划）导师许稳副教授携中荷AGD项目博士生冯思捷在环境类老牌期刊Environmental Science & Technology Letters（IF=7.653）上在线发表了题为“Overlooked Nonagricultural and Wintertime Agricultural NH3 Emissions in Quzhou County, North China Plain: Evidence from 15N-Stable Isotopes”的研究论文。

 

文章导读 | Introduction

       长期以来，农业被认为是全球大气氨的主要排放源。然而，随着城市化进程的加快和农业生产的优化，传统农业区的氨排放是否仍由农业源主导有待确认。本研究以中国华北平原腹地的典型农业县-曲周为例，采用点面结合的方式对比研究了农村和城区氨排放的时空变化，并使用稳定氮同位素方法量化了各排放源对大气氨浓度的贡献，研究结果有助于农业区氨减排政策的落地实施。
 

图文摘要 | Graphical abstract

  

为什么要以曲周县为例？

      曲周县是华北平原集约化农业生产区（图S1），大气污染严重，年平均氨浓度（40.3 ± 3.3 μg m^-3）是东亚、欧洲和美国等地的14-33倍，高于我国其她监测点5倍以上（图S8）。在曲周县开展氨减排研究有重大示范意义。 

图S1.(a) 基于中国高多分辨率排放清单 (MEIC) 的2017年全国氨排放量和华北平原河北省曲周县地理位置。(b) 在曲周县九个采样点使用 ALPHA 被动采样器测量的环境氨样本。

 

图S8.2018至 2019 年期间在 (a) AMoN的103个站点；(b) EMEP的49个站点; (c) EANET的44个站点和（d）中国 NNDMN的133个站点测量的年平均氨浓度（μg m^-3）。(e)中国和全球不同土地利用类型下的采样点位置。

  

一些新发现：

1. 农业氨排放对农村冬季氨浓度的显著影响

       曲周县氨排放呈现明显的季节差异。由于密集的农业活动，夏季氨浓度最高（图1）。而在冬季，平均氨浓度也达到了29.5 ± 2.2 μg m^-3，且其δ15N-NH3结果处于四季中最低（-38.4±1.5‰）。在冬季农村大气氨的排放源中，肥料施用和畜禽养殖所占比例较高，分别达到了31 ± 3%和26 ± 1%。进一步的调研走访发现：曲周县冬季的高氨排放可能与蔬菜和水果生产以及大规模的粪便晾晒活动有关。

图1.(a)各采样点类型(乡村、城市、整体)、各季节(春、夏、秋、冬)的平均氨浓度。(b) 2018年6月至2019年8月九个采样点氨年平均浓度。(c) 九个采样点各季节(春、夏、秋、冬)的平均氨浓度。

 

2. 非农业源对城市地区氨排放的显著贡献

       曲周县城区年平均氨浓度高于农村地区，且具有更多的非农业源贡献。其中，废弃物是该县非农业来源的最大贡献源（农村：25±2%；城区：21±1%；图2）。在城区，生物质燃烧源及化石燃料燃烧源的贡献均高于农村地区（分别为16% vs. 6%和19% vs. 12%）。这一结果表明,城区稠密的人口、车流量以及工业生产等非农业源会进一步加剧当地的氨排放。

图2.农业(肥料施用和畜禽养殖)和非农业(废物、化石燃料、生物质燃烧)在ε= + 5‰ 的分馏情景下，(a)农村和(b)城区地区氨的季节来源。

 

3. 农业县氨排放控制的启示

       稳定氮同位素分析方法为氨排放控制提供了更可靠的依据。基于本研究结果，提出了以下更精确的县域氨减排方向：

（1）采取覆盖固体堆和施用蓄粪池等有效措施，减少冬季露天粪便氨排放；

（2）通过控制施肥总量、使用脲酶抑制剂和深施等最佳养分管理方式，避免粮食作物和经济作物（如水果和蔬菜）过度施肥；

（3）为进一步消减氨排放，需要加强对非农业源，特别是交通源排放的控制。

 

项目介绍：中荷农业绿色发展交叉创新型人才培养项目（AGD 计划）是由国家留学基金委资助，面向可持续、绿色生态的国家粮食安全重大战略需求，以培养多学科交叉创新、高层次复合型人才为目标的博士生培养计划。该计划依托国际智力资源和先进培养体系，中国农业大学（CAU）与荷兰瓦赫宁根大学(WUR)共建基于AGD 计划的博士生联合培养新模式，共选拔和资助90名优秀硕士生攻读荷兰瓦赫宁根大学博士学位或中国农业大学联合培养博士。AGD计划总体目标是为中国农业可持续发展的转型做贡献，从高资源投入、高环境代价的生产模式转向高养分利用效率、低环境代价的可持续集约化生产模式。项目立足曲周县（示范县），辐射华北平原至全国，探索全国农业绿色发展路径，为实现全球SDGs提供中国样板。