面向节水与降低温室气体排放的中国农业种植结构优化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 尹礼唱 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 陶福禄 |
| 关键词 | 净温室气体排放 土壤固碳 气候缓解 灌溉耗水量 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 作物生产与环境效应（如温室气体排放）以及作物生产与节水存在着权衡关系，未来作物生产需求的增加会进一步加剧权衡，而如何缓解上述权衡关系，发 展可持续农业，成为当前的挑战。作物种植结构优化是应对上述挑战的重要解决方案之一。作为世界上的粮食生产大国，中国作物产量持续增加的同时，也出现了环境负担加重和耗水严重问题。已有的关于中国作物种植结构优化的研究主要是集中于某个地级市，县域或灌区，缺乏国家尺度的作物种植结构优化。全球尺度的种植结构优化未充分考虑到环境效应和生态保护，对于指导我国制定农业政策的作用有限。因此，本文通过收集和整理地级市和省级水平的长时间序列的统计资料、作物参数、遥感资料、农业观测资料、土壤数据和气候资料来构建了一套适用于我国多种植系统的农业灌溉耗水估算与净温室气体排放估算数据库，并应用该数据库采用多个模型，如作物用水模型、CH4MOD、SRNM、生命周期评价法和 RothC 模型，来完成我国1984-2018年间省级水平的23个种植系统( 早稻-晚稻、冬小麦-夏玉米、春玉米-晚稻、冬小麦-晚稻、单季冬小麦、春小麦、单季夏玉米、单季春玉米、单季稻、高粱、谷子、马铃薯、大豆、春油菜、冬油菜、 葵花籽、芝麻、烤烟、甜菜、花生、甘蔗和棉花) 的长时间序列的灌溉耗水估算与净温室气体估算，并发展了适用于节水和减排的种植系统优化框架。主要结论 如下： (1) 1984-2018 年间，中国 23 个种植系统的灌溉耗水总量集中于长江中下游 地区和华北地区，且呈现持续增加趋势，涨幅达到了 59.2%，增加区域集中于西 北、东北和华北地区。蔬菜、单季稻、单季春玉米和冬小麦-夏玉米的灌溉耗水总 量高，且它们的年增加量也主导着中国灌溉耗水总量年增加量。 (2) 各个种植系统间的单位灌溉耗水量存在较大的差异，使得在地级市水平 上进行种植结构优化调整能够使 23.9%的地级市总灌溉耗水量减少 10%以上，尤 其对于位于华北和西南的地级市。与此同时，优化方案能够使得全国的灌溉耗水 量降低 8.19%±1.2%。 (3) 1984-2018年间，中国23个种植系统的净温室气体年排放量持续增加，并在2016 年达到峰值，涨幅高达 76%。单季稻、早稻-晚稻、蔬菜、单季春玉米、冬小麦-夏玉米的净温室气体年排放量居于前5位，同时也主导了中国23个种植系统的净温室气体年排放量的变化。合成氮肥和水稻种植是产生温室气体排放量的主要过程。23 个种植系统的土壤固碳总量持续增加，但仍低于温室气体排放量。人均农业生产量增加（+40%），人口持续增加 (+35%) 和耕地净温室气体排 放强度持续增加 (+35%) 驱动中国净温室气体年排放量的增加。各个区域上的主 导种植系统和过程和驱动力都存在着较大的差异性。在识别出的优先减排的40个省份-种植系统的净温室气体排放源中进行农业管理措施能够取得更好的成效。 (4) 各个种植系统间的单位净温室气体排放量具有较大的差异性，使得在以降低北方单季稻和增加单季夏玉米为主的种植系统优化方式在地级市和省级水平上分别能够降低净温室气体排放总量的 9.1%和 17.2%，同时粮食安全、经济收 益与灌溉量并不会受到威胁。考虑到种植系统优化方案在降低灌溉耗水量和净温室气体排放量的同时不 会降低作物生产、经济效益和改变饮食习惯，从而能够取得多维度收益，因此具 有成为指导区域面向节水与减排的种植结构调整方向的参考依据。与此同时，为 抑制中国未来种植业净温室气体排放量的增加，中国南方地区应侧重于通过管理 措施优化降低水稻的甲烷排放，而北方地区应通过优化氮肥使用来降低净温室气 体排放量。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 140 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184644]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 尹礼唱. 面向节水与降低温室气体排放的中国农业种植结构优化研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。