Evaluation of N2O emissions by DNDC model for sandy loam soils of Danubian lowland

Abstract

Except for food production the sector of agriculture contribute significantly to emissions of some Greenhouse gases (GHGs), especially N₂O. Agricultural practices (especially increase of N consumption in the sector) are now recognized as a major factor influencing increase of N₂O emissions into the atmosphere. Estimates of greenhouse gas emissions from the agricultural sector both at a local and regional level are necessary to create possible mitigation strategies with respect to environmental efficiency and economic possibility. We used the DNDC (DeNitrification and DeComposition) model that simulates a full carbon (C) and nitrogen (N) balance, including different C and N pools, and the emissions of all relevant trace gases from soils as NH₃, N₂O, NO, NO₂ and N₂. However, for this study only N₂O was considered. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 1997) includes methodologies for calculating both direct and indirect emissions of N₂O related to agricultural production. Finally, the modeled emissions by DNDC were compared with those estimated according to IPCC methodology at a regional level. The rules of a good practice in GHGs inventory in agriculture were taken into account. The N₂O emissions estimated by DNDC model ranged 0,09–0,68 kg N₂O‐N/ha yr with an average value of 0,28 kg N₂O‐N/ha yr. The N₂O emissions estimated according to IPCC methodology ranged 0,46–2,86 kg N₂O‐N/ha yr with an average value of 1,66 kg N₂O‐N/ha yr. Simulated N₂O emissions were lower than the N₂O emissions estimated by IPCC methodology (1997). The simulated N₂O emissions ranged 0,04–0,51 % of the total N applied to a field as a mineral N‐fertilizer. If DNDC and IPCC emissions are compared in this study, it can be concluded that simulated (DNDC) emissions are in the range of default emission factors (1,25 ±1 %) defined by IPCC methodology (1997), except for 2002.

N₂O emisijų iš priesmėlio dirvožemių Dunojaus žemumoje įvertinimas, taikant DNDC modelį

Santrauka. Dėl žemės ūkio sektoriaus, išskyrus maisto gamybą, kai kurių šiltnamio efektą sukeliančių dujų (ŠED), ypač N₂O, emisijos labai padidėja. Žemės ūkis (ypač sektoriuje didinant naudojamo N kiekius) dabar laikomas pagrindiniu veiksniu, turinčiu įtakos didėjančiai N₂O emisijai atmosferoje. Atsižvelgiant į ekonomines galimybes ir aplinkos apsaugos efektyvumą vietiniu ir regioniniu lygiais būtina sukurti ŠED mažinimo strategiją. Taikytas DNDS (denitrifikacijos ir destruktūrizaci jos) modelis, imituojantis anglies (C) ir azoto (N) balansą, įskaitant skirtingas C ir N sankaupas, ir visų tiesiogiai susijusių dujų, tokių, kaip: NH₃, N₂O, NO, NO₂ ir N₂ pėdsakų iš grunto emisijas. Tačiau šiame tyrime buvo atsižvelgta tik į N₂O. Tarpvyriausybinė klimato kaitos tyrimų specialistų grupė (IPCC, 1997) parengė tiesioginės ir netiesioginės N₂O emisijos, susijusios su žemės ūkio gamyba, apskaičiavimo metodikas. Galiausiai pagal DNDS modeliuotos emisijos buvo palygintos su įvertintomis pagal IPCC metodiką regioniniu lygiu. N₂O emisija, nustatyta pagal DNDS modelį, kito nuo 0,09 iki 0,68 kg N₂O–N/ha m, vidutinė vertė – 0,28 kg N₂O–N/ha m. N2O emisija, nustatyta pagal IPCC metodiką, kito nuo 0,46 iki 2,86 kg N₂O–N/ha m, vidutinė vertė – 1,66 kg N₂O–N/ha m. Sumodeliuotoji N2O emisija buvo mažesnė nei N2O emisija, įvertinta pagal IPCC metodiką (1997), ir kito 0,04–0,51 % nuo bendrojo N, naudoto lauke kaip mineralinė N trąša. DNDS ir IPCC emisijų palyginimas leidžia teigti, kad sumodeliuotųjų (DNDS) emisijų kitimas atitinka pagal IPCC metodiką (1997) nustatytųjų emisijų ribas (1,25 ± 1 %), išskyrus 2002 metus.

Reikšminiai žodžiai: N₂O emisija, DNDS modelis, klimato kaita, šiltnamio efektą sukeliančios dujos (ŠED), IPCC metodika, emisijos veiksniai.

Оценка с использованием модели ДНДС эмиссий N₂O из почвы в низменности Дуная

Резюме. Сектор сельского хозяйства в значительной мере способствует эмиссии газа, в особенности N₂O, вызывающего парниковый эффект. Для оценки эмиссии этого газа из сектора сельского хозяйства на местном и региональном уровнях необходимо создать возможную стратегию уменьшения эмиссий, обращая внимание на эффективность охраны окружающей среды и экономические возможности. Нами использована модель ДНДС (денитрификации и деструктуризации), которая имитирует полный баланс углерода (C) и азота (N), включая различные скопления C и N и других газов, таких как NH₃, N₂O, NO, NO₂ и N₂, а также следы эмиссий из грунта. В этом исследовании внимание уделялось лишь N₂O. Межправительственная группа по изменению климата (IPCC, 1997) подготовила методики для расчета прямой и косвенной эмиссии N₂O, связанной с сельскохозяйственным производством. Эмиссии, смоделированные с использованием ДНДС, были сравнены с эмиссиями, оцененными по методике IPCC, на региональном уровне. При этом основывались на правилах удачной практики, применявшейся во время инвентаризации газа парникового эффекта в сельском хозяйстве. Эмиссия N2O, установленная с использованием модели ДНДС, изменялась в пределах от 0,09 до 0,68 кг N₂O-N/гa м, ее среднее значение было 0,28 кг N₂O-N/гa м. Эмиссия N₂O, установленная по методике IPCC, изменялась в пределах от 0,46 до 2,86 кг N₂O-N/гa м, среднее значение было 1,66 кг N₂O-N/гa м. Смоделированная эмиссия N₂O была меньше, чем эмиссия N₂O, рассчитанная по методике IPCC. Смоделированная эмиссия N₂O менялась в пределах от 0,04 до 0,51 % от общего N, который использовался как минеральное удобрение. Сравнение эмиссий, полученных по методикам ДНДС и IPCC, позволяет утверждать, что смоделированные эмиссии (ДНДС) изменяются в пределах факторов эмиссии, указанных по методике (1,25 ± 1 %) IPCC (1997), за исключением 2002 года.

Ключевые слова: эмиссия N₂O, модель ДНДС, потепление климата, газ, способствующий парниковому эффекту, методика IPCC, факторы эмиссии.

Firstd Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : N2O emissions, DNDC model, climate change, GHGs, IPCC methodology, emission factor