京津冀主要作物氮肥施用氨排放趋势分析及减排对策研究

发布时间：2020-06-16 13:50

【摘要】：近年来,京津冀地区秋冬季空气污染较为严重,雾霾频发。京津冀地区一体化发展不仅是经济一体化,还需要生态一体化发展。作物的氮肥施用会造成氨的挥发,而氨是细颗粒物的重要前体物,对PM_(2.5)的形成起关键作用。为了解京津冀地区主要作物氮肥施用氨排放历史动态变化情况,并进一步为京津冀地区从源头控氨提供理论与数据支撑,本文通过获取京津冀地区主要作物的播种面积和各类氮肥施用量,依据国家环保部推荐的排放因子法,对2007~2016年京津冀地区主要作物氮肥施用过程中的氨排放量进行了估算,并分析其排放特征及影响因素。从播种面积、施肥量及减排措施三个方面考虑,通过设置情景,预测2020年京津冀地区主要作物氨排放趋势及减排潜力,并给出氨减排措施。主要结果如下:(1)京津冀地区的五种主要作物中,2007~2016年间冬小麦氨排放量呈上升趋势,玉米、大豆、棉花呈下降趋势,花生氨排放量年际波动趋势大。五种作物氨排放主要受氨排放强度及播种面积的共同影响。如冬小麦近十年氨排放量大体可以分为三个时期:2007~2010年冬小麦氨排放为上升期,从2007年的63.99kt增长到2010年的73.58kt,年均增长率为4.78%。该时期冬小麦的播种面积稳定在2566.10khm~2左右,排放强度逐年增加是造成该时期冬小麦氨排放量增加的主要因素。2010~2013年冬小麦氨排放为下降期,年均下降率为3.11%。该时期氨排放量减少是由播种面积和排放强度同时降低造成的:(1)冬小麦播种面积以年均1.01%的速率降低,(2)氨排放系数较小的复混肥用量逐年增加、排放系数较高的尿素、碳铵用量减少,导致氨排放强度降低。2013~2016年为缓慢上升期,氨排放量继续增长,年增长率为2.32%,主要是由尿素用量增加引起的排放强度增加所致。(2)从情景分析的结果来看,第一阶段,若保持施氮量及施肥方式不变,面积按照顺势推定发展(即A_1BC情景),冬小麦、大豆、花生、棉花氨排放量比2016年氨排放量(即ABC情景)降低,玉米氨排放量比ABC情景增加;若面积按照规划目标发展(即A_2BC情景),冬小麦、棉花氨排放量较ABC情景降低,其他作物氨排放量较ABC情景增加。第二阶段,若在顺势推定面积发展趋势下采用合理施肥(即A_1B_1C情景),冬小麦、大豆氨排放量较ABC情景降低,玉米、花生、棉花氨排放量较ABC情景增加。若到2020年五种作物播种面积达到规划目标面积,并采用合理施肥(即A_2B_1C情景),玉米、大豆、花生、棉花氨排放量均较ABC情景增加,冬小麦氨排放量较ABC情景降低。第三阶段,若到2020年达到规划目标面积并采用合理施肥后对冬小麦、玉米、花生、棉花追肥采用覆土深施措施(即A_2B_1C_1情景)的氨排放量比ABC情景分别减排69.93%、66.33%、33.89%、-54.92%。冬小麦、玉米、花生、棉花追肥采用脲酶抑制剂措施(即A_2B_1C_2情景)的氨排放量比ABC情景分别减排89.80%、79.86%、60.28%、7.53%。冬小麦、玉米、花生、棉花追肥改用硝铵态氮肥(即A_2B_1C_3情景)的氨排放量比ABC情景分别减排72.76%、21.09%、-54.33%、-263.70%。这四种作物均在添加脲酶抑制剂的A_2B_1C_2情景下氨减排效果最好。若到2020年,玉米、大豆达到规划目标面积采用包膜复合肥料一次性合理施肥(即A_2B_2C_4情景)的氨减排效果十分显著,对比ABC情景减排潜力达到99.60%、34.09%。综上所述,随着种植业结构调整、合理施肥的日益普遍,未来京津冀地区玉米、大豆、花生、棉花四种作物氨排放量呈增长趋势,而冬小麦氨排放量则呈下降趋势。冬小麦、玉米、花生、棉花可在追肥阶段采用添加脲酶抑制剂等减排措施有效降低氨挥发,玉米、大豆可通过包膜复合肥一次施用的途径减少氨挥发。
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X71;S143.1
【图文】：

18图 3-2 2007、2011、2016 年京津冀地区冬小麦氨排放空间特征Fig. 3-2 Spatial characteristics of ammonia emissions from winter wheat in the Beijing-Tianjin-Hebei region in 2007,2011 and 20163.1.2 玉米氨排放特征及影响因素京津冀地区玉米近十年氨排放特征如图 3-3 所示，2007~2016 年京津冀地区玉米氨排放特征从时间上可以划分为四个时期。2007~2010 年玉米氨排放为上升期，从2007 年的 57.82kt 增长到 2010 年的 65.01kt，达到近十年氨排放量最大值，年均增长

Fig.3-1 Characteristics and influencing factors of winter wheat in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2007 to 2016图 3-2 2007、2011、2016 年京津冀地区冬小麦氨排放空间特征Fig. 3-2 Spatial characteristics of ammonia emissions from winter wheat in the Beijing-Tianjin-Hebei region in 2002011 and 20162007 年2011 年 2016 年

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本文编号：2716130