背景和意义
地下水是全球确保粮食安全和水安全的重要资源[1]。但是,过度的地下水开采导致了严重的地下水资源枯竭[2],其中受影响最为显著的四个地区分别是美国的加利福尼亚州、美国中西部、印度北部以及中国的华北平原[3]。华北平原作为我国重要的粮食产区,目前地下水位每年持续下降[4]。尽管已经有研究关注地下水位急剧下降的对环境影响的重要性,但农田灌溉抽取地下水过程中的水与其中溶质的进一步去向却鲜有研究[5]。
研究目标
1.定量证明营养物和流速对中国典型农业地区的CO2排放和灌溉水的碳收支的影响。
2.对华北平原灌溉水的CO2排放潜力提供依据并为全球农业区灌溉水释放CO2的重要性提供重要启示。
图1 试验模拟场景与控制试验设置
图2 试验不同处理的CO2的排放变化
借鉴意义
1. 从控制试验角度证明了在不同的流速和养分条件下,溶解的无机碳是如何处理并分配到农业排水渠并进行CO2排放的。
2.首次评估了华北平原地下水灌溉所导致的CO2排放量。研究强调了华北平原地下水灌溉带来的CO2排放对于碳排放的贡献十分重要,华北平原农田灌溉地下水进入地表径流的CO2排放量为0.52± 0.07Mt (1Mt=1012g),接近美国和印度地下水CO2排放量,约占全球开采地下水CO2排放总量的5%。该研究首次提出在全国甚至全球的碳排放清单中,应考虑地下水抽取灌溉所产生的CO2排放。在极端干旱下地下水灌溉利用加速的背景下,为未来全球碳预算提供了重要启示。
参考文献
1. Giordano M. Global Groundwater? Issues and Solutions. Annual Review of Environment and Resources 2009; 34: 153-178.
2. Famiglietti JS. The global groundwater crisis. Nature Climate Change 2014; 4: 945.
3. de Graaf IEM, Gleeson T, van Beek LPH, Sutanudjaja EH, Bierkens MFP. Environmental flow limits to global groundwater pumping. Nature 2019; 574: 90-94.
4. Feng W, Zhong M, Lemoine J-M, Biancale R, Hsu H-T, Xia J. Evaluation of groundwater depletion in North China using the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) data and ground-based measurements. Water Resources Research 2013; 49: 2110-2118.
5. Jahangir MMR, Johnston P, Khalil MI, Hennessy D, Humphreys J, Fenton O, et al. Groundwater: A pathway for terrestrial C and N losses and indirect greenhouse gas emissions. Agriculture, Ecosystems & Environment 2012; 159: 40-48.
文章链接:https://enveurope.springeropen.com/articles/10.1186/s12302-020-00426-2
作者:冷佩芳 李发东等
转自:Agro-Ecosystem in Dryland,微信号:AED_CAS