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共同努力管理农田的氮氧化物排放

日期: 2019-08-06
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研究人员寻求有利于农业和环境的解决方案

 

加州大学戴维斯分校农业与环境科学学院(CA&ES)的研究人员正在与农民和牧场主,环保主义者,工业界和公共机构合作,为世界上最紧迫的问题寻找切实可行的科学解决方案,包括管理氮氧化物(NOx)农田排放。

 

由于加州大学戴维斯分校的研究人员正在努力解决加利福尼亚州测量氮氧化物和温室气体排放的艰巨任务,跟踪资源并开发农业需要可持续生产足够的食物来养活世界,因此氮氧化物最近一直在新闻中。

 

什么是氮,为什么重要?

所有植物都需要氮来生长。氮肥对于生产高产作物非常重要,而生产性农业对于养活全球数十亿人口至关重要。但过量的营养素会污染空气和饮用水,并造成严重的健康和环境风险。这就是为什么数十名加州大学戴维斯分校的研究人员与加州农民合作,寻找适当的氮肥用量,时间,数量和应用,以支持作物生产力和环境健康。

 

如果他们没有获得足够的氮气,农作物就会受到影响,但是太多也是不好的。过量的营养物质可以渗入水资源或以氮氧化物的形式排放到空气中,氮氧化物是一系列空气污染的化合物。找到完美的平衡是很棘手的,因为每种作物都有不同的营养需求,甚至这些要求也因一系列因素而异,例如土壤类型,天气,灌溉以及土壤有机质和其他有机来源作物中的氮含量可以访问。

 

NOx天然吗?

NOx的产生是在所有土壤中发生的天然微生物过程,但如果农民施用过多的氮,则会增加。它不是土壤中挥发氮的唯一形式。一种形式-N2或氮气 - 是无毒的,占我们呼吸空气的78%。另一种形式-N20或一氧化二氮 - 是一种强效温室气体,其捕集热量的效率是二氧化碳的300倍。它不会对当地健康或环境造成危害。

 

多余的NOx排放对任何人都有益吗

没人想要多余的氮氧化物排放。氮氧化物排放对于形成地面臭氧至关重要,这些臭氧可能导致心脏病和哮喘等健康问题,并危害作物和其他植物。过量的氮氧化物排放也是滋养不断增长的人口所需营养的浪费。农民不希望肥料等昂贵的投入物逃逸到空气中。与其他所有人一样,农民只需施用增加作物质量和产量所需的肥料量就会受益。

 

您如何测量NOx排放?

测量NOx排放并不容易。它需要专门的仪器,排放率根据温度,灌溉,降雨量,肥料时间和施用量以及其他事件而有很大差异。例如,施肥后第一次降雨后排放量将增加。

 

加州的氮氧化物排放量有变化吗

加利福尼亚州农田的氮氧化物排放量在过去三十年中大幅下降,主要有两个原因:转变为多年生作物系统和有效的微灌溉灌溉。

 

大约60%的加利福尼亚农田已经从利用洪水灌溉的低利润,高投入的作物转变为杏仁等多年生作物,这些作物有效利用养分并从大气中去除更多的二氧化碳。

 

在过去十年中,越来越多的农民从沟灌到地下滴灌和其他有效灌溉,这减少了用水量,养分径流和温室气体排放。 Will Horwath教授 与土地,空气和水资源部以及土壤科学的JG Boswell Endowed主席表示,滴灌可以使用相似数量的水和氮肥平均产量增加30%的番茄产量,并且还可以显着减少一氧化二氮的排放量洪水灌溉的做法。如今,超过90%的番茄种植者使用滴灌,因此大大减少了一氧化二氮的排放。研究人员发现,滴灌可以提供与玉米,莴苣,苜蓿和其他作物相似的产量和环境效益。

 

微灌技术使农民能够以与定制水分相同的方式精确地喂养植物养分,从而提高肥料效率。而且,由于滴灌系统埋在8到10英寸的土壤之下,土壤中的微生物群会在它们逃逸到大气之前消耗氮气。研究人员发现,精确施肥可以将氮氧化物气体排放量降低到“低于基线”,或者低于在旧灌溉技术下不施肥的田地的排放量。

 

农田减少意味着减少氮氧化物排放吗?

如果将加利福尼亚的农田转变为其他用途,例如住房,科学家估计该土地的温室气体排放量将高出70倍。因此,保护农田是减少氮氧化物和有害温室气体排放的极好方法。

 

健康的土壤连接

土壤越肥沃,需要添加的营养越少。Horwath教授和  Kate Scow教授  以及农学专家  Tim Hartz正在邀请种植者加强和测量土壤肥力。他们表明,增加土壤通气,减少压实,增强土壤结构和有机物质的做法可以 通过提高氮利用效率来  减少农田的一氧化二氮排放。


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