farmers常常使用氮肥来提高作物产量，以满足更多人和牲畜的需求。然而，当氮肥的使用量超过作物吸收的阈值时，多余的氮肥会转化为温室气体，包括二氧化碳和一氧化二氮。后者是一种强效温室气体，其在大气中捕获的热量几乎是二氧化碳的300倍。大约70%的人为一氧化二氮来自农业土壤，因此，减少这些排放对于应对全球气候变化至关重要。 在芝加哥大学乌尔班纳-香槟分校进行的一项新研究，尝试解决该领域研究中长期存在的数据不足问题。这项研究旨在详细了解农业土壤何时何地释放温室气体，为减少排放提供依据，也有助于校准预测全球气候变暖的模型。研究团队在常规管理、保护性耕作和免耕的大型商业玉米和大豆田中设置了大量气体采样点，进行了长达两年的细致采样。通过这种方式，他们得以捕捉不同类型土壤管理对温室气体排放的影响，其数据集堪称目前最为详尽。 研究人员发现，同一采样点的一氧化二氮排放波动显著（热时刻），而且这些高的排放点位置（热点）在不同时间不是固定的。这意味着，之前只在几个地点或时间段对气体排放进行测量的研究，得到的一氧化二氮排放量可能极不准确。相对而言，二氧化碳的排放量则表现得更加稳定，不同田地、站点或年份的排放量相差不大，无论是玉米还是大豆系统，差异也不明显。这表明，对于大批量估算二氧化碳排放而言，高空间分辨率的采样可能是足够的。 然而，一氧化二氮的情况则大不相同，它的时空分布非常多样，研究证实，不同的耕作方式和作物系统可以显著影响其排放量。例如，连续种植玉米的田块在一氧化二氮的排放上明显高于辗转种植大豆的田块，尤其是在使用了传统耕作方式和大量氮肥的情况下。保护性耕作和免耕条件下，玉米地的一氧化二氮排放也显著高于大豆地。常规浅耕打破了土壤表层结构，促使气体逸出，而连续种植玉米需要频繁使用的大量氮肥，则是这类高浓度排放的另一个重要来源。 这一项目不仅提供了golden标准的数据，也为验证田地级别的温室气体排放建立了一个平台。这些发现对于实现可持续农业实践、满足粮食和生物能源需求、同时减少大气中的温室气体排放具有重要意义。科代尔教授强调：“无论何时何地，氮管理都会产生影响。连续种植玉米需要农民施用大量的氮肥，这将转化为一氧化二氮排放；常规浅耕也会破坏土壤表层，导致气体释放。虽然我们无法预测一氧化二氮排放尖峰出现的确切时间和地点，但已经明确了降低其排放水平的管理方法。” 这项研究的成果，为制定更加有效和具体的减排策略提供了坚实的基础，特别是在农业土壤温室气体排放这一关键领域。研究人员进一步指出，准确的温室气体排放数据对校准全球气候模型极其重要，有助于人类更准确地预测和应对未来的气候变化挑战。 业内专家对这项研究给予高度评价，认为这是农业与环境科学领域的重大突破，揭示了农业实践中减少温室气体排放的具体可能性。芝加哥大学农业、消费者与环境科学学院在该研究领域拥有丰富的经验和先进的技术，是农业可持续发展研究的前沿阵地。这项研究进一步巩固了该校在此领域的领先地位。