大气CO2浓度和温度升高下麦季不同减排措施减排潜力分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

近年来，受人类活动影响，地球大气中的co₂、ch₄和n₂o等温室气体浓度不断增加，全球气候正处于明显升温阶段。联合国政府间气候变化专门委员会（ipcc）第五次评估报告指出，人为因素极有可能是导致全球气候变暖的关键因子^[2]。温室气体n₂o因在大气层中具有更长的平均寿命以及更高的全球增温潜势（global warming potential，gwp）^[1]而逐渐备受关注。因此，研究n₂o的人为排放源以及排放途径，提出有效可行的减排措施对于控制未来全球气候变化有着重要意义。

已有研究表明，农业生产活动是温室气体n₂o的主要人为排放源，农田排放的n₂o占全球人为排放n₂o的一半以上。小麦则是全球约35% ~ 40%的人口的主要口粮，是人类生存所需的重要食物来源，目前已成为世界第一大谷类作物，其种植区域广泛分布于世界各地，远远超于其他谷物作物的种植面积^[3]。小麦生产系统作为n₂o的主要人为排放源，对于全球温室气体排放贡献巨大。

大量实验通过face平台模拟研究，得出了大气co₂浓度和温度升高可显著增加小麦田n₂o排放的结论。王从等^[4]运用t-face试验平台模拟温度升高，采用静态暗箱—气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统n₂o排放通量，研究结果表明温度和大气co₂浓度升高显著增加了稻麦轮作系统单位产量的n₂o排放强度。shukee等^[5]同样face平台，通过冬小麦开展试验，得出不同氮肥施用水平下，co₂浓度升高均导致麦田n₂o排放量显著增加，平均增加47%的结论。lam等^[6]研究发现，大气co₂浓度升高显著促进了冬小麦田间n₂o的排放，增幅达到60%。谢军飞等^[7]通过室内温湿模拟实验对北京地区麦豆轮作生态系统研究发现，在10~30℃范围内，随着土壤表层温度的升高，麦豆轮作生态系统的n₂o排放通量在不同程度上有增加。另外，王立刚等^[8]也发现黄淮海平原冬小麦土壤的随着春季气温的升高则呈总体上升趋势。

2. 研究的基本内容和问题

1.研究目标：

（1）评估大气co₂浓度和温度升高条件下小麦生产系统n₂o排放的响应结果，为对未来气候变化情境下小麦生产系统n₂o排放的规律进行的合理预判提供数据支持。

（2）探究两种减排技术：施用硝化抑制剂和生物质炭基肥对于大气co₂浓度和温度升高下小麦生产系统n₂o排放的减排效果与减排潜力。

3. 研究的方法与方案

1.研究方法：

通过开放式大气co₂浓度和温度升高（temperature free-air co₂enrichment，t-face）试验平台模拟未来气候变化情景，利用静态暗箱-气相色谱法，监测稻麦轮作系统中小麦生产系统n₂o排放情况。

分析小麦生产系统分别施用硝化抑制剂以及生物质炭基肥后的n₂o排放变化，总结两种减排措施的减排效果与减排潜力。

4. 研究创新点

本实验采用了开放式大气CO₂浓度和温度升高（Temperature Free-air CO₂enrichment，T-FACE）试验平台模拟未来气候变化情景，将模拟温度的处理与模拟大气 CO2浓度的系统结合，能够更加准确地模拟未来全球升温的气候情景。而且FACE系统是开放式设计，更接近气候变化的真实情况，可以更精准地开展小麦生产系统N2O排放对温度和大区CO2浓度升高响应的试验。

5. 研究计划与进展

2019年11月—12月，搜集相关资料，确定课题方向与科学问题。

2019年12月—2020年2月中旬，查阅文献资料，完成文献综述。

2020年2月中旬—3月上旬，进行实验设计，完成开题报告。