在农场内探索玉米和小麦的低碳覆盖策略:空间反应,因素和缓解潜力

科学领域:

• 农业科学 农业科学
• 环境科学 环境科学
• 气候科学 气候科学

背景情况:

• 塑料薄膜覆盖 (FM) 和草覆盖 (SM) 等覆盖策略用于提高作物产量.
• 然而,它们对温室气体 (GHG) 流动和农业整体全球变暖潜力 (GWP) 和温室气体强度 (GHGI) 的影响在中国等不同地区尚未完全理解.
• 现有的研究往往是特定于特定地点的,专注于单个气体,限制了全面的空间理解.

研究的目的:

• 开发和应用一个强大的模型来评估FM和SM对农作物产量和整个中国的温室气体流量的空间影响.
• 量化不同布策略所产生的 GWP 和 GHGI 的变化.
• 为了确定影响这些变化的关键因素,并评估碳排放减缓潜力.

主要方法:

• 利用四种机器学习方法 (支持向量机,多层感知子,随机森林,梯度增强机 - GBM) 来开发一个最佳模型.
• 纳入变量,如作物类型,气象,土壤特性和管理实践.
• 绘制了由FM和SM策略产生的产量,温室气体流量 (N2O,CH4,CO2),GWP和GHGI的相对变化.

主要成果:

• GBM 模型展示了对中国的产量和温室气体的卓越模拟能力.
• 米增加了玉米和小麦的产量分别为25%和19%,米增加了14%和11%的产量.
• 对于玉米和小麦,FM增加了40%的平均GWP,而SM则减少了14%和2%的平均GWP. FM增加了GHGI,而SM显著降低了GHGI.
• 草覆盖减少了中国大量农业区的GWP,特别是玉米和小麦.

结论:

• 覆盖策略显著改变作物产量和温室气体排放,对GWP和GHGI产生不同的影响.
• 草显示出在中国减轻农业碳排放和减少 GWP 和 GHGI 的巨大潜力.
• 土壤的特性,特别是pH值,在调节GHGI对土的反应方面发挥着至关重要的作用,突出了为低碳农业制定适应当地战略的必要性.