view in publisher's site

Modelling of nitrification inhibitor and its effects on emissions of nitrous oxide (N2O) in the UK

Highlights•A sophisticated model of nitrification inhibitors (NIs) was developed for agriculture.•The new model of NIs was integrated into DeNitrification DeComposition (DNDC).•The integrated DNDC model was examined for urea and ammonium applied to soil.•N2O emissions under 20 climate change scenarios were compared with NIs used.•Precipitation has the greatest impact on N2O emissions of soil in England.AbstractGlobal food demand requires increased uses of fertilizers, leading to nitrous oxide (N2O) and nitrate leaching due to overuse of fertilizers and poor timing between fertilizer application and plant growth. Using nitrification inhibitors (NIs) can reduce the N2O emissions but the effectiveness of NIs strongly depend on environmental conditions, and their benefits have been limited due to less than optimal nitrogen rates, timing, quantity, and placement of NIs. Process-based modelling can be helpful in improving the understanding of nitrogen fertilizer with NIs and their effects in different environmental conditions and agricultural practices. But few studies of modelling NIs with application to agricultural soils have been performed. In this paper, we developed a sophisticated biogeochemical reaction process of NIs applied to agricultural soils, which account for the factions of NIs with fertilizer by combining the application rate, soil moisture, and temperature within the DeNitrification DeComposition (DNDC) framework. This model was tested against the data from two agricultural farms in Preston Wynne and Newark in the UK. The results agreed well with the measured data and captured the measured soil moistures and N2O emissions. In Newark, the average Mean Absolute Error of all blocks is 8.78 and 5.45 for ammonium nitrate or urea respectively while in Preston Wynne, 3.48 and 3.14. The results also showed that the warming climate can greatly reduce the efficiency of nitrification inhibitors, which will further amplify the greenhouse gas impacts. The modified DNDC model of nitrification inhibitor modules can reliably simulate the inhibitory effect of NIs on N2O emissions and evaluate the efficiency of NIs. This enables end-users to optimize the amount of NIs used according to the time and climate conditions of fertilizer application for increasing crop yield and reducing N2O emissions and provides a useful tool for estimating the efficiency of NIs in agricultural management.Graphical abstractDownload : Download high-res image (504KB)Download : Download full-size image

مدل‌سازی بازدارنده نیتریفیکاسیون و اثرات آن بر انتشار اکسید نیتروژن (N۲O)در انگلستان

نکات برجسته * یک مدل پیچیده از بازدارنده‌های نیتریفیکاسیون (NIs)برای کشاورزی توسعه داده شد. مدل جدید NIs در ترکیب دی نیترات گرایی (DNDC)ادغام شد. مدل یکپارچه DNDC برای کاربرد اوره و آمونیوم در خاک مورد بررسی قرار گرفت. * انتشار N۲O تحت ۲۰ سناریوی تغییر اقلیم با NIS مورد استفاده مقایسه شد. * رسوب بیش‌ترین تاثیر را بر انتشار N۲O خاک در England.عدم واکنش تقاضای غذای جهانی نیاز به افزایش استفاده از کود دارد، که منجر به اکسید نیتروژن (N۲O)و نشت نیترات به دلیل استفاده بیش از حد از کود و زمان‌بندی ضعیف بین کاربرد کود و رشد گیاه می‌شود. استفاده از مهار کننده‌های نیترات سازی (NIs)می‌تواند انتشار N۲O را کاهش دهد اما اثربخشی NIs به شدت به شرایط محیطی بستگی دارد، و مزایای آن‌ها به دلیل کم‌تر از مقدار بهینه نیتروژن، زمان‌بندی، کمیت، و قرار دادن NIs محدود شده‌است. مدل‌سازی مبتنی بر فرآیند می‌تواند در بهبود درک کود نیتروژن با NIs و اثرات آن‌ها در شرایط محیطی مختلف و شیوه‌های کشاورزی مفید باشد. اما مطالعات کمی در مورد مدل‌سازی NIs با کاربرد آن در خاک‌های کشاورزی انجام شده‌است. در این مقاله، ما یک فرآیند پیچیده واکنش بیوژئوشیمیایی NIs اعمال‌شده به خاک‌های کشاورزی را توسعه دادیم، که برای جناح‌های NIs با کود از طریق ترکیب نرخ کاربرد، رطوبت خاک، و دما در چارچوب تجزیه دی نیترات (DNDC)در نظر گرفته می‌شود. این مدل در مقابل داده‌های دو مزرعه کشاورزی در پرستون وین و نیوآرک در انگلستان مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج به خوبی با داده‌های اندازه‌گیری شده مطابقت داشت و رطوبت اندازه‌گیری شده خاک و انتشار N۲O را ثبت کرد. در نیوآرک، میانگین خطای مطلق همه بلوک‌ها به ترتیب ۷۸ / ۸ و ۴۵ / ۵ برای نیترات آمونیوم یا اوره است در حالی که در پرستون وین، ۳ / ۳ و ۱۴ / ۳ نتایج همچنین نشان داد که آب و هوای گرم می‌تواند تا حد زیادی بهره‌وری بازدارنده‌های نیتریفیکاسیون را کاهش دهد، که بعدا اثرات گاز گلخانه‌ای را تقویت خواهد کرد. مدل DNDC تغییر یافته ماژول های بازدارنده نیترات سازی می‌تواند به طور قابل اعتمادی اثر مهاری NIs بر انتشار N۲O را شبیه‌سازی کند و کارایی NIs را ارزیابی کند. این امر کاربران نهایی را قادر می‌سازد تا مقدار NIs مورد استفاده را با توجه به زمان و شرایط آب و هوایی کاربرد کود برای افزایش بازده محصول و کاهش انتشار N۲O بهینه کنند و یک ابزار مفید برای تخمین کارایی NIs در مدیریت کشاورزی فراهم می‌کند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Environmental Chemistry
  • ترجمه مقاله Environmental Chemistry
  • مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
  • ترجمه مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
  • مقاله Pollution
  • ترجمه مقاله Pollution
  • مقاله آلودگی
  • ترجمه مقاله آلودگی
  • مقاله Waste Management and Disposal
  • ترجمه مقاله Waste Management and Disposal
  • مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • ترجمه مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • مقاله Environmental Engineering
  • ترجمه مقاله Environmental Engineering
  • مقاله مهندسی محیط‌ زیست
  • ترجمه مقاله مهندسی محیط‌ زیست
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.