mini综述 | 温室气体排放核算研究

< 排放系数方法（EFs）>

利用IPCC排放系数法，核算典型农业流域氧化亚氮、氮氧化物和氨的排放，考虑了包括氮肥、人畜粪便、秸秆还田分解和燃烧、土壤背景值和家庭能耗等方面。氮肥高效利用和秸秆生物利用是减少活性氮排放的重要措施。

Rong Yang , Chaopu Ti , Feiyue Li , Meihua Deng & Xiaoyuan Yan (2010) Assessment of N2O, NOx and NH3 emissions from a typical rural catchment in Eastern China, Soil　Science & Plant Nutrition

通过实测数据核算农业流域氧化亚氮间接排放（池塘、河流、水库）的贡献，分析时空变化因素（强调了Eh对于氧化亚氮排放的重要影响），对于IPCC排放系数方法和核算模型的适用性问题提供改进建议。

Xia, Yongqiu, et al. (2013) “Is Indirect N2O Emission a Significant Contributor to the Agricultural Greenhouse Gas Budget? A Case Study of a Rice Paddy-Dominated Agricultural Watershed in Eastern China.” Atmospheric Environment

开发了分段统计模型(PMs)，解释农业土壤中氧化亚氮排放因子（EFs）的空间变异性，量化气候等因素的影响，提供高精度的排放分布。

Zhou F*, Shang ZY, Zeng ZZ, Piao SL, Ciais P, Raymond PA, et al. (2015) New model for capturing the variations of fertilizer-induced emission factors of N2O. Global Biogeochemical Cycles, 29(6): 885-897.

整合全球180个观测站1206次农田N ₂ O排放控制试验数据，重建1961-2014年全球高分辨率施肥数据库(强度、肥料类型、空间分布、作物分配)，利用基于“地带性响应模式”的升尺度模型，实现从站点到全球尺度的农田N ₂ O排放因子和排放量的系统评估。 

Wang Q, Zhou F*, Shang Z, Ciais P, Winiwarter W, Jackson RB, et al. (2019) Data-driven estimates of global nitrous oxide emissions from croplands. National Science Review

通过对379篇文献的原位观测资料的集成与定量估算研究，辨析了中国农田不同氮肥管理生态系统NH ₃ ，NO和N ₂ O排放系数的差异性特征，采用基于不同区域和作物类型的具体排放因子估算了中国农田活性氮气体排放总量及其对全球气候变化的影响。 

Ma, R., Yu, K., Xiao, S., Liu, S., Ciais, P., & Zou, J. (2022). Data-driven estimates of fertilizer-induced soil NH3, NO and N2O emissions from croplands in China and their climate change impacts. Global Change Biology

通过搜集原位观测资料，建立全球土壤氮氧化物排放数据库，采用“自下而上”数据整合分析方法，明确了全球土壤氮氧化物排放的主要驱动因子，定量估算了全球土壤氮氧化物排放强度，辨析不同类型生态系统和不同肥料种类施用所引起的土壤氮氧化物排放系数，全球土壤氮氧化物排放计量更加精细化，针对性更强。 

Liu, S., Lin, F., Wu, S., Ji, C., Sun, Y., Jin, Y., Li, S., Li, Z. and Zou, J. (2017), A meta-analysis of fertilizer-induced soil NO and combined NO+N2O emissions. Global Change Biology

有关内陆水域和河口CH ₄ 和N ₂ O排放量的全球估算存在不确定性，主要是对其通量组分和观测方法学差异缺乏系统性定量评估，导致大量实测结果与IPCC的全球默认值之间存在较大差异。本研究为了解不同排放途径（冒泡、分子扩散）和测定方法学（箱法、扩散模型法）差异的水体温室气体排放特征及其驱动因子提供了数据支撑，也为科学编制全球流域水体温室气体排放清单提供参考。

Zheng, Wu, S., Xiao, S., Yu, K., Fang, X., Xia, L., Wang, J., Liu, S., Freeman, C., & Zou, J. (2022). Global methane and nitrous oxide emissions from inland waters and estuaries. Global Change Biology

 < 基于机理过程的流域及景观尺度模拟方法 >

利用地形湿度指数(TWI)用来进行水文地貌景观分类，结合监测数据在流域尺度上估算温室气体通量及其时空模式。

Anderson TR, Goodale CL, Groffman PM, Walter MT (2014) Assessing denitrification from seasonally saturated soils in an agricultural landscape: a farm scale mass-balance approach. Agr Ecosyst Environ.

Gomez J ,  Vidon P ,  Gross J , et al. (2016) Estimating greenhouse gas emissions at the soil–atmosphere interface in forested watersheds of the US Northeast[J]. Environmental Monitoring&Assessment.

利用改进的流域模型SWAT-N ₂ O实现流域尺度陆面和水域氧化亚氮综合模拟及核算。 

Fu, C., Lee, X., Griffis, T. J., Baker, J. M., & Turner, P. A. (2018). A modeling study of direct and indirect N2O emissions from a representative catchment in　the U.S. Corn Belt. Water Resources Research

建立的框架可以模拟从农业土壤到河流系统（包括河岸带）的整个连续尺度上的直接和间接N ₂ O排放。 

Billen G, Ramarson A, Thieu V, The´ry S, Silvestre M, Pasquier C, He´nault C, Garnier J (2018) Nitrate retention at the river–watershed interface: a new conceptual modeling approach. Biogeochemistry

Billen G ,  Garnier J ,  Grossel A , et al. (2020) Modeling indirect N2O emissions along the N cascade from cropland soils to rivers[J]. Biogeochemistry

通过DNDC和分布式水文模型耦合，实现流域碳氮流失和排放综合模拟。 

Zhang, Li, Y., Zhu, B., Zheng, X., Liu, C., Tang, J., Su, F., Zhang, C., Ju, X., & Deng, J. (2018). A process-oriented hydro-biogeochemical model enabling simulation of gaseous carbon and nitrogen emissions and hydrologic nitrogen losses from a subtropical catchment. The Science of the Total Environment

Zhang W , Yao Z , Li S , et al. (2021) An improved process-oriented hydro-biogeochemical model for simulating dynamic fluxes of methane and nitrous oxide in alpine ecosystems with seasonally frozen soils[J]. Biogeosciences

排放清单核算可为设计有效的排放控制策略提供重要参考，对于较大尺度的区域或全球温室气体排放核算，排放系数方法仍被广泛使用，目前相关研究针对排放系数存在的问题，对一些数据缺失土地利用类型进行数据补充和修正，大多研究利用meta分析整合大量文献数据资料，通过数据分析建立经验模型，为进一步修正和更新IPCC全球参数提供参考。从而减少整体核算偏差。排放系数法对于过程机理考虑不足，在应用过程中对于研究区的适用性可能存在问题，过程机理模型适用于更精细时空尺度的核算，相关研究在积累一定观测数据基础上开始通过构建或利用机理模型来更好描述温排过程。

自然和人为影响下，碳氮流失和排放问题逐渐受到关注，相关评价体系的建立对于流域管理具有重要意义。一些核算研究中，自下而上的温排核算小于自上而下的观测值，表明自下而上的评估方式可能存在问题而导致了低估，部分研究认为是一些温室气体流失过程未考虑全面造成的，目前对于温室气体直接排放和间接排放的核算方法方面均存在着较大不确定性，为提升核算的准确度，需要进一步研究考虑一些间接的流失途径、未受关注的排放热点区和温排的时空变异性等。

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张子奇，2020级博士生

研究方向：流域碳氮循环及温室气体排放

邮箱：202031180014@mail.bnu.edu.cn

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