我國(guó)典型省份小麥和玉米農(nóng)田化學(xué)氮肥施用與生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程的溫室氣體排放量估算

柴如山，王擎運(yùn)，2，葉新新，馬 超，屠人鳳，郜紅建*

（1.農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥 230036；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

化學(xué)氮肥在我國(guó)糧食產(chǎn)量增加的過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的重要作用，但在我國(guó)，由于受到諸多因素的影響，農(nóng)民為了獲得作物高產(chǎn)，過(guò)量施肥現(xiàn)象相當(dāng)普遍[1-2]?；瘜W(xué)氮肥施用是導(dǎo)致農(nóng)田土壤N2O氣體排放的最重要因素之一。Gao等[3]通過(guò)建立我國(guó)農(nóng)田N2O排放數(shù)據(jù)庫(kù)，采用Meta analysis匯總N2O排放因子，得出我國(guó)水田和旱地土壤N2O直接排放因子分別為0.41%和1.05%。除了化學(xué)氮肥施用帶來(lái)的農(nóng)田N2O直接排放外，通過(guò)徑流和滲漏方式進(jìn)入到地表水和地下水的這部分氮素以及揮發(fā)到大氣中的NH3等也會(huì)間接導(dǎo)致N2O的排放[4-5]。另外，化學(xué)氮肥的生產(chǎn)過(guò)程包括化石燃料和化學(xué)氮肥原料的開(kāi)采和運(yùn)輸、氨合成過(guò)程及其二次加工都需要消耗大量化石燃料和電力，這也均與溫室氣體排放相關(guān)[4]。Zhang等[4]的研究結(jié)果顯示，2005年我國(guó)與氮肥生產(chǎn)和施用過(guò)程相關(guān)的溫室氣體排放量占全國(guó)溫室氣體排放總量的6.8%，其中N2O排放量更是占到全國(guó)N2O排放總量的50%。

近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)田所投入的化學(xué)氮肥在生產(chǎn)、運(yùn)輸和施用過(guò)程中導(dǎo)致的溫室氣體排放問(wèn)題逐漸引起人們的關(guān)注[6-8]。對(duì)于我國(guó)不同種類化學(xué)氮肥（尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨等）來(lái)說(shuō)，其在制造和運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放系數(shù)存在差異，而在以往的研究中對(duì)這方面的關(guān)注較少。本研究基于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》中2013—2015年我國(guó)典型省份（河南、河北和山東）小麥和玉米的年播種面積及不同種類化學(xué)氮肥的單位面積施用量，并根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研得出化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的旱地土壤N2O直接排放因子、揮發(fā)沉降和淋溶徑流途徑損失氮素的N2O間接排放因子及不同種類化學(xué)氮肥生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程的溫室氣體排放系數(shù)，分析了我國(guó)河南、河北和山東3個(gè)典型省份在小麥和玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥產(chǎn)生的溫室氣體排放量，以期為我國(guó)區(qū)域農(nóng)田溫室氣體排放清單的編制和化學(xué)氮肥施用中溫室氣體減排對(duì)策的制定提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和決策支持。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究的研究區(qū)域?yàn)楹幽稀⒑颖焙蜕綎|3個(gè)小麥和玉米典型種植省份，2015年這些省份的小麥和玉米總播種面積分別占到了全國(guó)小麥和玉米總播種面積的48%和26%。這些省份在小麥和玉米上不同種類化學(xué)氮肥單位面積施用量來(lái)源于國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)價(jià)格司編制的《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[9]，估算中所用到的小麥和玉米播種面積來(lái)自于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局編制的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》[10]。在小麥和玉米上投入的化學(xué)氮肥的種類主要包括尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨等。對(duì)2013年我國(guó)種植業(yè)化肥施用狀況調(diào)查分析的結(jié)果顯示，氮磷鉀等養(yǎng)分配方復(fù)混肥樣本數(shù)占農(nóng)民選購(gòu)復(fù)混肥總樣本數(shù)的比例較高[11]，本研究采用此養(yǎng)分比例對(duì)復(fù)混肥中氮素含量進(jìn)行計(jì)算。為避免年際間的波動(dòng)，對(duì)于小麥和玉米的年播種面積及其化學(xué)氮肥單位面積施用量，采用2013—2015三年的平均值。對(duì)化學(xué)氮肥消費(fèi)所產(chǎn)生的溫室氣體排放量的估算包括化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的農(nóng)田土壤N2O直接排放、氨揮發(fā)沉降和氮淋溶徑流損失導(dǎo)致的N2O間接排放以及化學(xué)氮肥在生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放[4]。

1.2 化學(xué)氮肥消費(fèi)量

用以估算我國(guó)典型省份小麥或玉米年化學(xué)氮肥消費(fèi)量的計(jì)算公式為：

式中：NC為小麥或玉米的年化學(xué)氮肥消費(fèi)量，kg；NRi為小麥或玉米上不同種類化學(xué)氮肥（尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨）單位面積施用量，kg·hm-2；A為小麥或玉米的年均播種面積，hm2。

1.3 化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的土壤N2O直接排放量

對(duì)于我國(guó)農(nóng)田因氮肥施用導(dǎo)致的N2O排放估算，應(yīng)用較多的是排放因子法。排放因子法雖然不能反映一些因素對(duì)農(nóng)田N2O排放的影響，但卻是在大尺度上計(jì)算N2O排放的通用方法[3]。由于相關(guān)數(shù)據(jù)和資料的限制，本研究以《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》中提供的方法對(duì)化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的土壤N2O直接排放量進(jìn)行估算，采用Gao等[3]基于261個(gè)旱地樣本數(shù)據(jù)總結(jié)得出的旱地土壤N2O直接排放因子1.05%。

用以估算我國(guó)典型省份小麥或玉米土壤由于化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的土壤N2O直接排放量的計(jì)算公式為：

式中：EDN2O為小麥或玉米土壤由于化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的土壤N2O直接排放量，kg；EF1為旱地土壤因化學(xué)氮肥施用造成的土壤N2O直接排放因子，取1.05%；44/28表示將N轉(zhuǎn)換為N2O的系數(shù)。

1.4 化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的N2O間接排放量

除了化學(xué)氮肥施用產(chǎn)生的農(nóng)田土壤N2O直接排放外，以NH3等形式揮發(fā)的氮以及通過(guò)滲漏和徑流損失的這部分氮素也會(huì)導(dǎo)致N2O的間接排放。Zhang等[4]基于我國(guó)259個(gè)旱地樣本數(shù)據(jù)得出上述兩部分氮素的損失系數(shù)分別為12.9%和9.8%。根據(jù)《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》，揮發(fā)的氮以及通過(guò)滲漏和徑流損失的這部分氮素的N2O間接排放因子分別為1%（EF2）和0.75%（EF3）[12]。因此，用以估算我國(guó)典型省份小麥或玉米化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的N2O間接排放量的計(jì)算公式為：

式中：EIN2O為小麥或玉米由于化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的N2O間接排放量，kg。

1.5 化學(xué)氮肥在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放量

對(duì)于尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨的工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，溫室氣體排放系數(shù)分別為8.1、7.4、7.2 kg CO2-eq·kg-1N，其運(yùn)輸過(guò)程的溫室氣體排放系數(shù)分別為0.06、0.18、0.15 kg CO2-eq·kg-1N[4]。用以估算我國(guó)典型省份在小麥或玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥在生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中溫室氣體排放量的計(jì)算公式為：

式中：EP為在小麥或玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥在生產(chǎn)過(guò)程中的溫室氣體排放量，kg；EF4（i）為不同種類化學(xué)氮肥（尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨）生產(chǎn)過(guò)程的溫室氣體排放因子；ET為在小麥或玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥在運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放量，kg；EF5（i）為不同種類化學(xué)氮肥運(yùn)輸過(guò)程的溫室氣體排放因子。

1.6 化學(xué)氮肥產(chǎn)生的溫室氣體排放總量

用以估算我國(guó)典型省份小麥或玉米化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的溫室氣體排放總量的計(jì)算公式為：

式中：ETG為我國(guó)典型省份小麥或玉米消費(fèi)的化學(xué)氮肥產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，kg；298表示在100年尺度上，N2O的全球增溫潛勢(shì)是CO2的298倍。

2 結(jié)果與分析

2.1 我國(guó)典型省份小麥和玉米的化學(xué)氮肥施用現(xiàn)狀

根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》中2013—2015年河南、河北、山東3省的小麥或玉米年播種面積，可以得出各省份小麥的年均播種面積分別為540.0萬(wàn)、234.6萬(wàn)、373.8萬(wàn)hm2，玉米的年均播種面積分別為327.7萬(wàn)、317.6萬(wàn)、312.0萬(wàn)hm2。在這3個(gè)省份之中，河南省的小麥播種面積最大，占3個(gè)省份小麥總播種面積的47%，其次為山東省和河北省；3個(gè)省份的玉米播種面積基本相當(dāng)。對(duì)《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》中各省份氮肥投入情況進(jìn)行分析，可知2013—2015年期間河南、河北、山東3省小麥的化學(xué)氮肥單位面積施用量分別為 207、262、225 kg·hm-2，河北省的小麥化學(xué)氮肥施用量在3個(gè)典型省份中為最高，比山東省和河南省分別高出16%和26%。3個(gè)典型省份在小麥上投入的化學(xué)氮肥包括尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨等，以尿素和復(fù)混肥為主，碳酸氫銨的施用量較低，其氮素投入比例分別為3%、7%和6%（表1）。對(duì)于河南和山東這兩個(gè)省份來(lái)說(shuō)，小麥的尿素單位面積施用量與復(fù)混肥單位面積施用量（以氮素養(yǎng)分含量計(jì)）基本相當(dāng)；而河北省小麥的化學(xué)氮肥投入以尿素為主，以尿素形式投入的氮素占到氮素投入總量的59%，其次是復(fù)混肥，占到34%。河南、河北、山東3省玉米的化學(xué)氮肥單位面積施用量分別為160、165、213 kg·hm-2，山東省的玉米化學(xué)氮肥施用量比河北和河南省的分別高出29%和33%。和小麥一樣，這3個(gè)省份玉米的氮素投入也均以尿素和復(fù)混肥為主，而碳酸氫銨的投入比例更低，分別為2%、1%和2%。各省份玉米的化學(xué)氮肥施用量均低于小麥。河南、河北和山東3個(gè)省份小麥和玉米兩種糧食作物的年均化學(xué)氮肥消費(fèi)總量分別為164萬(wàn)、114萬(wàn)、151萬(wàn)t·a-1，河南省和山東省主要旱作作物的化學(xué)氮肥消費(fèi)量分別比河北省高出44%和32%。

2.2 N2O直接和間接排放

基于河南、河北和山東3省小麥或玉米的年化學(xué)氮肥消費(fèi)量，利用公式（2）和公式（3）可以分別計(jì)算出各省份由于化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的N2O直接和間接排放量（表2）。對(duì)于小麥來(lái)說(shuō)，河南、河北和山東3個(gè)省份由于化學(xué)氮肥施用所導(dǎo)致的年均N2O排放總量分別為2.21萬(wàn)、1.21萬(wàn)、1.66萬(wàn)t·a-1，其中來(lái)自于農(nóng)田土壤的N2O直接排放量分別為1.85萬(wàn)、1.01萬(wàn)、1.39萬(wàn)t·a-1。由公式（2）和公式（3）可知，化學(xué)氮肥施用所產(chǎn)生的N2O排放量與化學(xué)氮肥消費(fèi)量有直接關(guān)系。河南省的小麥播種面積較大，在3個(gè)典型省份中居于首位，遠(yuǎn)超過(guò)山東省和河北省的小麥播種面積，這致使其在小麥上的化學(xué)氮肥消費(fèi)量較大。相應(yīng)地，河南省小麥由于化學(xué)氮肥施用產(chǎn)生的直接和間接N2O排放量均高于山東省和河北省。3個(gè)典型省份在玉米上由于化學(xué)氮肥施用所導(dǎo)致的年均N2O排放總量分別為1.03萬(wàn)、1.03萬(wàn)、1.31萬(wàn)t·a-1，其中來(lái)自于農(nóng)田土壤的N2O直接排放量分別為0.86萬(wàn)、0.86萬(wàn)、1.09萬(wàn)t·a-1。3個(gè)省份的小麥由于化學(xué)氮肥施用所帶來(lái)的N2O排放量均高于玉米。本研究的結(jié)果表明，在我國(guó)旱地上化學(xué)氮肥施用過(guò)程所導(dǎo)致的N2O排放以直接排放為主，來(lái)自土壤的N2O直接排放量占到化學(xué)氮肥施用產(chǎn)生的N2O排放總量的84%。總體來(lái)看，河南、河北和山東這3個(gè)省份小麥玉米兩種糧食作物化學(xué)氮肥施用過(guò)程的年均N2O排放總量分別為3.23萬(wàn)、2.24萬(wàn)、2.96萬(wàn)t·a-1，河南省的排放量居于首位，其次是山東省和河北省。

表1 我國(guó)典型省份小麥和玉米的化學(xué)氮肥施用量和消費(fèi)量Table 1 Application rates and consumption of synthetic N fertilizers for wheat and maize in typical provinces of China

2.3 生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放

基于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》中河南、河北和山東3省的小麥或玉米年播種面積，以及《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》中各省份小麥或玉米上不同種類化學(xué)氮肥（尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨）的單位面積施用量，利用公式（4）和公式（5）可以計(jì)算出在小麥或玉米上消費(fèi)的不同種類化學(xué)氮肥在生產(chǎn)及運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放量（表3）。由于我國(guó)農(nóng)田中施用的不同種類化學(xué)氮肥如尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨在工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放系數(shù)存在差異，所以，在計(jì)算過(guò)程中通過(guò)區(qū)分具體化學(xué)氮肥類型可以在一定程度上更為準(zhǔn)確地估算我國(guó)典型省份在小麥或玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥在其生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放量。對(duì)于小麥來(lái)說(shuō)，河南、河北和山東3省來(lái)自化學(xué)氮肥生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)哪昃鶞厥覛怏w排放量分別為879萬(wàn)、486萬(wàn)、659萬(wàn)t CO2-eq·a-1，其中尿素和復(fù)混肥這兩種化學(xué)氮肥消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體排放量分別占到各省份化學(xué)氮肥生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程溫室氣體排放量的97%、94%和94%，碳酸氫銨由于農(nóng)田施用量很低，其產(chǎn)生的溫室氣體排放量所占份額很小。對(duì)玉米來(lái)說(shuō)，河南、河北和山東各省份所消費(fèi)的化學(xué)氮肥在生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中的年均溫室氣體排放量分別為410萬(wàn)、413萬(wàn)、523萬(wàn)t CO2-eq·a-1，其中尿素和復(fù)混肥這兩種化學(xué)氮肥的溫室氣體排放量分別占到了各省份化學(xué)氮肥生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程溫室氣體排放量的98%、99%和98%。

表2 我國(guó)典型省份小麥和玉米化學(xué)氮肥施用產(chǎn)生的N2O排放量Table 2 The estimated N2O emissions from the application of synthetic N fertilizers for wheat and maize in typical provinces of China

2.4 溫室氣體排放總量

基于河南、河北和山東3省小麥或玉米化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的N2O直接和間接排放量，以及所消費(fèi)的化學(xué)氮肥在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放量，利用公式（6）可以計(jì)算出各省份小麥或玉米化學(xué)氮肥消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體排放總量（圖1）。河南、河北和山東3省在小麥上消費(fèi)的化學(xué)氮肥帶來(lái)的年均溫室氣體排放量分別為1536萬(wàn)、847萬(wàn)、1153萬(wàn)t CO2-eq·a-1，其中河南省的溫室氣體排放量最高，分別比山東省和河北省高出33%和81%；就單位播種面積溫室氣體排放量而言，最高的是河北省，為3.61 t CO2-eq·hm-2·a-1，其次是山東省和河南省，分別為3.09、2.85 t CO2-eq·hm-2·a-1。河南、河北和山東3個(gè)典型省份在玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥產(chǎn)生的年均溫室氣體排放量分別為717萬(wàn)、720萬(wàn)、912萬(wàn)t CO2-eq·a-1，其中山東省的溫室氣體排放量較高，河南省和河北省的溫室氣體排放量基本相當(dāng)；3個(gè)省份單位播種面積溫室氣體排放量分別為2.19、2.27、2.92 t CO2-eq·hm-2·a-1，其中山東省與河北和河南省相比偏高。河南、河北和山東3個(gè)省份小麥來(lái)自化學(xué)氮肥消費(fèi)的單位產(chǎn)量溫室氣體排放量分別為0.46、0.60、0.51 t CO2-eq·t-1·a-1，其中河北省和山東省的單位產(chǎn)量溫室氣體排放量相對(duì)較高（圖2）。3個(gè)典型省份玉米來(lái)自化學(xué)氮肥消費(fèi)的單位產(chǎn)量溫室氣體排放量分別為0.40、0.43、0.46 t CO2-eq·t-1·a-1，在5%水平上，省份間沒(méi)有顯著性差異。對(duì)于小麥和玉米這兩種糧食作物消費(fèi)的化學(xué)氮肥導(dǎo)致的溫室氣體排放總量來(lái)說(shuō)，河南省居于首位，年均溫室氣體排放量達(dá)到2254萬(wàn)t CO2-eq·a-1，其次是山東省和河北省，分別為2065萬(wàn)t CO2-eq·a-1和1567萬(wàn)t CO2-eq·a-1。

表3 我國(guó)典型省份在小麥和玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的溫室氣體排放量Table 3 The estimated greenhouse gas emissions from the production and transportation of synthetic N fertilizers for wheat and maize in typical provinces of China

3 討論

圖1 我國(guó)典型省份在小麥和玉米上消費(fèi)的化學(xué)氮肥產(chǎn)生的溫室氣體排放量Figure 1 The estimated greenhouse gas emissions from the consumption of synthetic N fertilizers on wheat and maize in typical provinces of China

圖2 我國(guó)典型省份小麥和玉米化學(xué)氮肥消費(fèi)的單位產(chǎn)量溫室氣體排放量Figure 2 The estimated greenhouse gas emissions of per unit of yield from the consumption of synthetic N fertilizers on wheat and maize in typical provinces of China

本研究估算了我國(guó)3個(gè)小麥和玉米主要種植省份河南、河北和山東在農(nóng)田化學(xué)氮肥施用及其生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體排放量，可為不同區(qū)域農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放清單編制以及政府制定相應(yīng)溫室氣體減排政策和方案提供科學(xué)依據(jù)。本文估算結(jié)果的不確定性主要來(lái)源于計(jì)算過(guò)程中所采用的參數(shù)，雖然本研究所選擇的計(jì)算參數(shù)的可信度較高，但文獻(xiàn)調(diào)研得出的一些計(jì)算系數(shù)本身的不確定性會(huì)延伸到本研究的估算中，導(dǎo)致對(duì)化學(xué)氮肥生產(chǎn)運(yùn)輸及施用所產(chǎn)生溫室氣體排放量的估算結(jié)果不夠精確。以化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的N2O排放量估算為例，由于可獲取的數(shù)據(jù)有限，本研究沒(méi)有綜合評(píng)估相關(guān)因素對(duì)我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥施用導(dǎo)致的土壤N2O直接排放因子的影響，而是采用了Gao等[3]基于我國(guó)261個(gè)旱地樣本數(shù)據(jù)總結(jié)得出的旱地土壤N2O直接排放因子，這在一定程度上不能很好地反映環(huán)境因素差異所帶來(lái)的N2O排放量的時(shí)空變異性，今后有必要根據(jù)不同區(qū)域的具體情況得出具有空間分異性的排放因子。Zhang等[4]基于我國(guó)259個(gè)旱地樣本數(shù)據(jù)得出以NH3等形式揮發(fā)的氮以及通過(guò)滲漏和徑流損失的氮這兩部分的損失系數(shù)分別為12.9%和9.8%。對(duì)于揮發(fā)沉降的氮以及通過(guò)滲漏和徑流損失的這部分氮素導(dǎo)致的間接N2O排放因子，由于相關(guān)資料欠缺，本研究未能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正得到本土化的排放因子，而是參考了Zhang等[4]的處理方法，采用IPCC推薦值，這可能使估算結(jié)果與實(shí)際排放量存在一定偏差。

對(duì)于3個(gè)典型省份的農(nóng)田化學(xué)氮肥消費(fèi)來(lái)說(shuō)，河北省小麥以及山東省玉米的單位播種面積溫室氣體排放量較高，這主要與較高的化學(xué)氮肥單位面積施用量有關(guān)。通過(guò)優(yōu)化農(nóng)田氮肥管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)氮肥減量施用具有較大的溫室氣體減排潛力。研究表明，一些較好的農(nóng)田氮肥管理方法，例如測(cè)土配方技術(shù)、針對(duì)小麥和玉米的氮素實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)（In-season nitrogen Management）以及Nutrient Expert推薦施肥專家系統(tǒng)等，在保證糧食作物產(chǎn)量的前提下，可以在一定程度上降低我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥施用量[13-15]。以比較適合以家庭為主要經(jīng)營(yíng)單元的小農(nóng)戶生產(chǎn)體系的Nutri?ent Expert推薦施肥專家系統(tǒng)為例，河南、河北和山東3個(gè)省份的小麥氮肥推薦施用量分別為144、135、140 kg·hm-2[14]。在應(yīng)用此氮肥管理技術(shù)的情況下，與農(nóng)戶習(xí)慣施肥相比，可分別節(jié)約氮肥63、127、85 kg·hm-2，進(jìn)而減少相應(yīng)的溫室氣體排放量。如何更好地讓廣大農(nóng)戶接受并采用先進(jìn)的氮肥管理技術(shù)是目前需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。韓洪云等[16]對(duì)山東省棗莊市薛城區(qū)農(nóng)戶的調(diào)研數(shù)據(jù)表明，農(nóng)戶耕地采用平均分地的分配方式，與農(nóng)技人員聯(lián)系不方便會(huì)導(dǎo)致農(nóng)戶未采納測(cè)土配方施肥技術(shù)。Huang等[17]在我國(guó)山東省進(jìn)行的研究表明，通過(guò)對(duì)農(nóng)民進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)可有效引導(dǎo)農(nóng)民進(jìn)行合理施肥，可以達(dá)到玉米農(nóng)田氮肥施用減量22%的效果。這些研究說(shuō)明，一些較好的農(nóng)田化學(xué)氮肥管理技術(shù)要實(shí)現(xiàn)大范圍推廣，對(duì)農(nóng)戶進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)是較好的方式之一。因此，農(nóng)業(yè)部門應(yīng)通過(guò)專家知識(shí)講座與田間具體指導(dǎo)相結(jié)合的方式加強(qiáng)化學(xué)氮肥優(yōu)化管理技術(shù)的推廣，并提供良好的后續(xù)技術(shù)咨詢服務(wù)。在條件允許的地區(qū)可以先進(jìn)行示范試驗(yàn)，這樣有助于消除農(nóng)戶規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的心理。我國(guó)旱地作物上化學(xué)氮肥消費(fèi)帶來(lái)的溫室氣體排放主要來(lái)自于化學(xué)氮肥的生產(chǎn)過(guò)程以及土壤N2O直接排放這兩個(gè)方面。我國(guó)不同種類化學(xué)氮肥生產(chǎn)過(guò)程的溫室氣體排放系數(shù)存在差異，尿素、復(fù)混肥和碳酸氫銨工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的溫室氣體排放系數(shù)分別為8.1、7.4、7.2 kg CO2-eq·kg-1N[4]。目前我國(guó)旱地作物氮肥投入以尿素和復(fù)混肥為主，碳酸氫銨所占比例很低，今后可進(jìn)一步加大復(fù)混肥的投入比例，以減少來(lái)自化學(xué)氮肥生產(chǎn)過(guò)程的溫室氣體排放。河北省小麥以尿素的投入比例比較高，可通過(guò)投入氮肥種類的適當(dāng)調(diào)整以降低來(lái)自氮肥生產(chǎn)的溫室氣體排放量。另外，我國(guó)平均氮肥綜合碳排放系數(shù)是國(guó)外平均水平的1.6倍，未來(lái)也可考慮通過(guò)降低化學(xué)氮肥制造鏈各環(huán)節(jié)的能耗來(lái)降低我國(guó)因農(nóng)田化學(xué)氮肥使用帶來(lái)的溫室氣體排放量[18]。

4 結(jié)論

（1）我國(guó)河南、河北和山東3個(gè)典型省份小麥和玉米的化學(xué)氮肥投入均以尿素和復(fù)混肥為主，碳酸氫銨的投入比例很低。

（2）3個(gè)典型省份小麥化學(xué)氮肥消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體排放量分別為1536萬(wàn)、847萬(wàn)、1153萬(wàn)t CO2-eq·a-1，河南省和山東省的排放量遠(yuǎn)高于河北??；就單位播種面積和單位產(chǎn)量溫室氣體排放量來(lái)說(shuō)，河北省均高于山東省和河南省。

（3）3個(gè)典型省份玉米化學(xué)氮肥消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體排放量分別為717萬(wàn)、720萬(wàn)、912萬(wàn)t CO2-eq·a-1，均低于相應(yīng)省份小麥的排放量；山東省玉米單位播種面積溫室氣體排放量高于河北省和河南省，而3個(gè)省份的單位產(chǎn)量溫室氣體排放量差異不大。

（4）我國(guó)典型省份小麥和玉米化學(xué)氮肥消費(fèi)帶來(lái)的溫室氣體排放主要來(lái)自于尿素和復(fù)混肥生產(chǎn)過(guò)程中的溫室氣體排放以及農(nóng)田施用導(dǎo)致的土壤N2O直接排放這兩部分，今后可以從這兩個(gè)方面尋求相應(yīng)的溫室氣體減排對(duì)策。

致謝：本文部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于已發(fā)表的文獻(xiàn)，在此對(duì)所有文獻(xiàn)作者表示衷心感謝！