氮沉降对一氧化二氮的影响

有大量的控制变量和复杂的交互影响一氧化二氮排放,建议使用一个详细的机械模型计算大气氮沉降对一氧化二氮排放的影响从欧洲森林。然而,问题是,这样一个模型的应用在欧洲范围内大量的数据需求是有限的。因此,我们使用简单的、透明的和实证的方法,基于过程的模型和实证数据集,因为这些是目前最可行的量化人为氮沉降的影响

一氧化二氮的排放。

回归模型基础上,基于过程的模型

我们得到一个回归模型,预测一氧化二氮排放量的函数站和网站特征和环境因素,包括总氮沉降,基于预测的一氧化二氮排放N2O-N(公斤/公顷/年)为欧洲森林土壤与PnET-N-DNDC模型地理解决50 x 50公里(Kesik et al ., 2005)。总氮沉降的计算湿沉积所使用的数据,Kesik et al .(2005)根据程序中使用PnET-N-DNDC(李et al ., 2000):

[[NJrainfall Nltotal = 0.27 + 2.7(针叶林)(17.6)

[Nltotal = 0.20 + 1.6 [^ N]降雨(落叶森林)(17.6 b)

在[N]降雨是降雨的氮浓度,等于湿氮沉降除以降水。这些浓度乘以净降水量,计算降水的比例取决于树种,利用降水和净降水量数据~ 500 II级的情节。平均净降水量分数是0.7 ~针叶树(松树、云杉、冷杉和常绿栎)和~ 0.8落叶乔木(橡木、榉木、桦木和硬木)。估计平均总沉积与EMEP总氮沉降,但这个值是不习惯,因为它没有包含在PnET-N-DNDC计算。从回归分析获得最好的结果,而区分树种,是:

一氧化二氮(N公斤/公顷/年)= 1.3211 +。粘土树种+ 0.019925 - 0.01329。Cmin

。公关+ 0.000002804。Cmin。公关- 0.01006。

粘土=粘土含量(%),Cmin =值意味着什么碳池在矿石表层土(0 30厘米;t C /公顷),pH = pH-H2O公关=年降水量(毫米/年),t =年平均温度(°C)和Ndep_合计=总氮沉积(公斤N /公顷/年)。这个模型方差所占百分比(r | dj)是0.42的标准误差观测估计有0.280公斤N2O-N /公顷/年。

在回归模型中,树种的影响被认为是在不同的拦截,在松树(参考树)是0,-0.2232落叶松,冷杉-0.1604,-0.0020为常绿栎,云杉-0.0727,0.0276橡树,0.3964 0.1792 0.0396的硬木,桦树和山毛榉。一般来说,为落叶乔木的结果比针叶树,与测量(表17.2)。这可能是由于树冠结构的差异,酸性的森林地面土壤水分的差异,有利于土壤中硝化作用而不是denitrifica-tion活动的原始森林。pH值的负相关关系是根据预期自一氧化二氮在硝化和反硝化作用的相对损失随pH值降低,这将覆盖的刺激效果增加pH值对硝化作用和脱氮本身。一氧化二氮排放和碳含量之间的负相关关系,降水和温度似乎相反的期望。然而,这是由于脱氮中的应用和分解(DNDC)在整个欧洲和解释变量之间的相关性。例如,富含碳的土壤在斯堪的纳维亚和波罗的海国家由于温度相对较低的排放限制。碳的积极影响的交互条款中说明了碳与温度和降水。估计平均每年一氧化二氮排放量计算Eq。17.7是0.59公斤N2O-N /公顷/年,这是非常接近的平均值0.58公斤N2O-N /公顷/年派生Kesik et al。(2005),在使用原始PnET-N-DNDC模型。

图17.4给出了一个图显示了预测N2O-N排放PnET-N-DNDC与回归模型,表明回归模型偏离PnET-N-DNDC预测更高的年度一氧化二氮排放量(> 1.0公斤N2O-N)。回归模型(Eq。17.7)表明,氮沉降的变化1公斤N /公顷/年的线索

-0.05877。T + 0.0006640。Cmin T - 0.0004592

增加N2O-N ~ 0.018公斤/公顷/年。这是1.8%的氮输入,几乎2倍高于默认的一氧化二氮排放因子的1%使用的政府间气候变化专门委员会(IPCC)(例如联合国政府间气候变化专门委员会,1996;raybet雷竞技最新Mosier et al ., 1998)。1.8%的价值接近纤度van der Gon派生的价值和Bleeker(2005)为原始森林(参见表17.2和17.5,在下一节中讨论回归模型基于实地测量)。

与碳封存,大气氮沉降增加的影响在欧洲森林土壤的一氧化二氮排放量评估使用上述实证研究法。计算平均一氧化二氮排放在1960 - 2000年相比,参考1960年的排放(参考氮沉积率)使用可用的数据对于所有级别我阴谋,总面积1.62亿公顷。通过这种方式,我们估计累积额外的氮沉降的影响在1960 - 2000年与1960年相比,在累积额外的一氧化二氮的排放。粘土含量和碳池矿质土和pH-KCl是基于测量的深度20厘米。平均每年precipi界定和年平均温度是基于高分辨率网格插值的30年期平均值在1970 - 2000年在欧洲(米切尔et al ., 2004)。N2O-N发射1960年估计为66000 t,对应于平均0.41公斤N2O-N /公顷/年。这个值之间的差别和欧洲平均预估PnET-N-DNDC模型N2O-N(0.58公斤/公顷/年)主要是由于不同的图式化:土壤数据的使用通用地理解决50 x 50公里Kesik et al。(2005)相比,测量数据在水平我阴谋在这项研究。使用平均额外的氮沉降为2.8公斤/公顷/年1960 - 2000年期间导致平均增加了0.05公斤N2O-N /公顷/年。1.62亿公顷的森林,平均可以估计为8100 t N2O-N额外的一氧化二氮排放/年。比较此值与1960年发射,因此,氮沉降影响的一氧化二氮排放在过去40年~ 12%。

回归模型基于实地测量

IPCC方法会计一氧化二氮排放从农业(联合国政府间气候变化专门委员会,

图17.4。一氧化二氮排放的比较估计有2527网格50 x 50公里的经验回归模型和PnET-N-DNDC模型。

表17.5。估计一氧化二氮(一氧化二氮)排放因素落叶森林和原始森林。(从否认者van der Gon Bleeker, 2005)。

		一氧化二氮排放系数(%)
类型的森林	Meana	meana加权	中位数	回归
原始森林	3.7	2.6	2.0	1.4
落叶森林	5.7	5.6	4.4	6.4

就意味着排放计算每个位置和/或研究加权同样,而加权平均重量平均观测的数量。

就意味着排放计算每个位置和/或研究加权同样,而加权平均重量平均观测的数量。

1996),一氧化二氮释放大气氮沉积后,例如,森林土壤只是计算分数的NH3-N失去了从农业。排放因子(1%的氮损失)为这些间接农业、一氧化二氮排放的总数乘以NH3-N失去了从农业,提供了一个粗略的估计间接的一氧化二氮的排放。然而,表17.2中的经验数据显示,当前政府间气候变化专门委员会的默认值为1%间接排放是低估了一氧化二氮排放的森林。结果表明,一氧化二氮排放分数(派生的一氧化二氮排放量除以氮沉降)通常高于1%,特别是在落叶森林。

推导的平均一氧化二氮排放因子从实地测量数据有一些方法论的文物。例如,我们的数据在表17.2和17.5清楚地表明,排放因素取决于平均排放量的计算方式。中间值或平均值,加权观测的数量或无关紧要的,假设没有一氧化二氮排放的氮沉降时可以忽略不计。从而计算出的平均排放因素是针叶林和落叶~ 5% ~ 2.5%的森林。一个平均的方法占某一氧化二氮排放时,氮沉降是微不足道的线性回归分析。从这样的分析结果表明针叶林和5.4%的平均排放因子为1.4%为落叶森林,情商所示。17.8 (N2O-N排放和氮沉降两公斤N /公顷/年):

N2O-N发射= 0.088公斤+ 0.014 N沉积(r2 = 0.28)为针叶林(17.8)

N2O-N发射= 0.054 N沉积为落叶森林(r2 = 0.29)

从这些得到这些结果略有不同纤度van der百分度和Bleeker(2005),通过消除一些异常值,比如固氮红桤木站的发射~ 8 N2O-N /公顷/年(见图17.5)。原始森林的一氧化二氮排放系数相对较低(1.4%)是由于相对大量的低排放观察(表17.2),可能不是适当的加权回归的网站有很多偏见的观察。然而,这种排放因子接近1.8%的价值派生PnET-DNDC模型(Eq。17.7)。

Hoglwald云杉站点一个简单的回归模型推导,根据每周测量NH4输入通过到秋天和每周测量一氧化二氮排放(Butterbach-Bahl et al ., 1998):

一氧化二氮(| ig N / m2 / h)输入(更易/ m2 /周)

返工这相关的单位每年为我们的计算,我们得到:

一氧化二氮排放(公斤N /公顷/年)= 0.41 + 0.0167 NH4-N输入(公斤N /公顷/年)

推导的公式对NH4沉积在主更易/ m2 /星期,和回归系数的公式

图17.5。N2O-N排放氮输入的函数(a)落叶森林和(b)针叶林基于文献。(从否认者van der Gon Bleeker, 2005)。

r2 = 0.38。根据情商。17.9 b, 1.67%的氮沉积和一氧化二氮损失。这个估计是在良好的协议与独立估计为1.4%,来自文献数据针叶林(使用线性回归),1.8%来自PnET-N-DNDC应用程序(参见Eq。17.7)。更大的氮沉降的影响被发现在松林在德国东北部,氮输入和一氧化二氮的排放,没有测量和CH4 (Butterbach-Bahl et al ., 2002)。这里14%的大气湿氮输入了一氧化二氮。考虑干/湿沉积率2意味着7%的总氮输入。然而,这么高的比例,发现一个网站具有非常高的氮输入N(> 20公斤/公顷/年湿沉积),很大程度上超过氮吸收。

应用氮deposition-N2O排放在情商的关系。和Eq。17.8 17.8 b导致估计年均N2O-N排放0.3公斤/公顷/年为1960年,对应48600 t N2O-N为整个欧洲。使用平均额外的氮沉降为2.8公斤/公顷/年1960 - 2000年期间,同时运用情商。17.8和17.8 b,导致平均增加了0.098公斤N2O-N /公顷/年,等于15900 t N2O-N /年。

比较这额外的排放估计发射参考1960年表明,氮沉降对一氧化二氮排放的影响在过去40年~ 33%。这是三倍估计贡献一氧化二氮排放的氮沉降增加使用Eq。17.7。尽管差异的一氧化二氮排放估计两种方法并不是很大(1960一氧化二氮排放的66000年和486年,00 t N2O-N,分别和氮量效曲线导致8000年和15900年t N2O-N /年),计算差异12%和33%的额外的氮沉降对一氧化二氮排放的影响在过去的40年里很重要。考虑这两种方法,同样相关,一般的结论可能是总氮沉降对一氧化二氮排放的影响在过去的40年~ 22%±10%。然而,33%的影响可能过高地估计自回归情商的落叶森林。17.8 b意味着背景排放为零,这是不正确的。一般来说,估计的差异在氮沉降对一氧化二氮的影响主要是由于缺少信息交换在一氧化二氮通量在非微扰下,工业化前和自然条件,这将使我们能够估计背景的大小排放。

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