延續上一講的雙域視角(巨孔隙/微孔隙)，這一講的參數會分成兩組來看:定義「桶子形狀」的靜態參數(LL、DUL、SAT、bulk density),跟決定「桶子怎麼漏水」的動態參數(SWCON、𝐾𝑠𝑎𝑡)。 3.1 靜態參數:桶子的三條水位線 (1) LL(Lower Limit,凋萎點下限) 這是植物完全無法吸取的水分下限,操作型定義通常對應到 −1.5 MPa(15 bar)的基質勢。在微孔隙/巨孔隙框架下,LL 描述的完全是微孔隙域——這個含水量下,水被吸附在極細孔隙的表面,基質勢極負,只存在於微孔隙的毛細跟吸附作用力範圍內,巨孔隙在這個含水量早就空了。 DSSAT 通常用 LL(而不是永久凋萎點 wilting point)這個名稱,是因為它其實是「特定作物根系可達到的下限」,理論上依作物種類、根系穿透力略有差異,但實務上常直接借用土壤的物理凋萎點。 (2) DUL(Drained Upper Limit,排水上限) 這是整套 bucket 理論裡最關鍵的一條線——它同時也是上一講講的「巨孔隙排水」的觸發點:𝑆𝑊> 𝐷𝑈𝐿 SW>DUL 才會啟動𝐷𝑅𝐴𝐼𝑁𝐿 方程。 物理意義上,DUL 是「重力排水已經(近似)結束、只剩微孔隙毛細力撐著水」的那個含水量,通常對應基質勢在 −10 到 −33 kPa 之間(視質地而定,砂土接近 −10 kPa,黏土接近 −33 kPa)。用雙域語言講:DUL 就是巨孔隙域清空、微孔隙域仍飽滿的那條分界線。這也是為什麼 DUL 不是一個絕對的物理常數,而是跟排水時間、量測方式高度相關的操作型定義——現場量測通常是「飽和後排水1–2天」的含水量,這個「1–2天」本身就是承認巨孔隙排水需要一點時間,但排水速率遠快於微孔隙。 (3) SAT(Saturation,飽和含水量) 這是巨孔隙+微孔隙全部孔隙都灌滿水時的含水量,約等於總孔隙度 𝜙 。注意上一講 Emerman 論文提到的關鍵假設——「巨孔隙域跟微孔隙域必須有相同的飽和含水量才能讓雙域模型的擬合站得住腳」。這句話反過來提醒你:SAT 這個看似簡單的參數,其實隱含了「兩個域共享同一個總孔隙空間」的假設,在真實土壤中不一定成立(比如強烈結構化的黏土,巨孔隙可能只佔總孔隙度很小一部分)。 (4) Bulk...
從簡單到複雜可以分成三種方法
其中 N2ODirect-N: 每年土壤直接的N2O-N排放量， kg N2O-N yr-1 N2O-NN inputs: 每年氮投入所導致的 N2O-N排放量，單位同上 N2O-NOS: 每年土壤有機質管理所影響的 N2O-N排放量，單位同上 N2O-NPRP: 每年因有放牧和糞尿施用所影響的 N2O-N排放量，單位同上 也就是氧化亞氮的排放量主要來自於氮投入和土壤有機值得釋出，但因為台灣的土壤有機質條件未達到IPCC(2019)規範。 其中從氮投入(N2O-NN inputs)的部分可以再進行拆解 N2O-NN inputs = (FSN + FON + FCR + FSOM) * EF1 FSN: 每年化學肥料氮投入量, kg N/yr FON: 每年有機質肥料氮投入量, kg N/yr FON: 每年作物殘體氮(包含地上部與地下部)回到土壤的量, kg N/yr FSOM: 因為田間管理或擾動造成每年有機質礦化釋出的氮量, kg N/yr
N2O-NOS是指有機質土壤分解的氧化亞氮，IPCC (2019) 說明如下 如果土壤符合以下第1與第2項，或第1與第3項的條件，即可被歸類為有機土壤（FAO, 1998）： 厚度達10公分或以上。若土層厚度少於20公分，則混合至20公分深度時，其有機碳含量須達12%以上。若土壤在任何時期都不會持續飽和於水中超過數日，且其有機碳含量（重量百分比）超過20%（約等於有機質含量35%）。若土壤會經歷間歇性的水分飽和，且具備以下任一條件： (1) 若不含黏土，則有機碳含量至少達12%（約等於有機質含量20%）； (2) 若黏土含量達60%以上，則有機碳含量至少達18%（約等於有機質含量30%）； (3) 若黏土含量介於0%與60%之間，則需具備介於上述兩者之間、按比例推算的有機碳含量。 因為台灣的土壤有機碳含量不會超過12%以上，所以其實我們不太需要估算N2O-NOS Tier 2 - 方法2是鼓勵較方法1更細的拆解 如果國家內有比方法１更加細分的排放係數與活動數據，在方法２當中建議可進行拆解，IPCC文件當中建議的案例為不同的氮肥來源，有機質肥料(FON)與化學肥料((FSN))的氮排放係數可能不一樣，因此可以變成以下的方程式 $N_2O_{Direct}{-}N =\sum\limits_{i} (F_{SN}+F_{ON} \cdot EF_{1i} )+ (F_{CR}+F_{SOM}) \cdot EF_1 + N_2O{-}N_{OS} + N_2O-N_{PRP}$
- Tier 1：最簡單的使用方法，公式最為簡單、使用預設參數值
- Tier 2：類似於Tier 1，但是選擇國家或區域參數，通常會使用較高時間與空間解析度的活動資料，並進行更細緻的分類，以對應特定區域和專業化土地利用或畜牧類別的國家自訂係數。
- Tier 3：較為高階的方法，例如使用基於過程的模型 (process-based model)或依據國家情況量身打造的清查測量系統
氧化亞氮 (N2O)
IPCC(2019) vol. 4，第11章Tier 1 - 主要方程式如下
N2ODirect-N = N2O-NN inputs + N2O-NOS + N2O-NPRP (Eq. 11.1) 其中 N2ODirect-N: 每年土壤直接的N2O-N排放量， kg N2O-N yr-1 N2O-NN inputs: 每年氮投入所導致的 N2O-N排放量，單位同上 N2O-NOS: 每年土壤有機質管理所影響的 N2O-N排放量，單位同上 N2O-NPRP: 每年因有放牧和糞尿施用所影響的 N2O-N排放量，單位同上 也就是氧化亞氮的排放量主要來自於氮投入和土壤有機值得釋出，但因為台灣的土壤有機質條件未達到IPCC(2019)規範。 其中從氮投入(N2O-NN inputs)的部分可以再進行拆解 N2O-NN inputs = (FSN + FON + FCR + FSOM) * EF1 FSN: 每年化學肥料氮投入量, kg N/yr FON: 每年有機質肥料氮投入量, kg N/yr FON: 每年作物殘體氮(包含地上部與地下部)回到土壤的量, kg N/yr FSOM: 因為田間管理或擾動造成每年有機質礦化釋出的氮量, kg N/yr
N2O-NOS是指有機質土壤分解的氧化亞氮，IPCC (2019) 說明如下 如果土壤符合以下第1與第2項，或第1與第3項的條件，即可被歸類為有機土壤（FAO, 1998）： 厚度達10公分或以上。若土層厚度少於20公分，則混合至20公分深度時，其有機碳含量須達12%以上。若土壤在任何時期都不會持續飽和於水中超過數日，且其有機碳含量（重量百分比）超過20%（約等於有機質含量35%）。若土壤會經歷間歇性的水分飽和，且具備以下任一條件： (1) 若不含黏土，則有機碳含量至少達12%（約等於有機質含量20%）； (2) 若黏土含量達60%以上，則有機碳含量至少達18%（約等於有機質含量30%）； (3) 若黏土含量介於0%與60%之間，則需具備介於上述兩者之間、按比例推算的有機碳含量。 因為台灣的土壤有機碳含量不會超過12%以上，所以其實我們不太需要估算N2O-NOS Tier 2 - 方法2是鼓勵較方法1更細的拆解 如果國家內有比方法１更加細分的排放係數與活動數據，在方法２當中建議可進行拆解，IPCC文件當中建議的案例為不同的氮肥來源，有機質肥料(FON)與化學肥料((FSN))的氮排放係數可能不一樣，因此可以變成以下的方程式 $N_2O_{Direct}{-}N =\sum\limits_{i} (F_{SN}+F_{ON} \cdot EF_{1i} )+ (F_{CR}+F_{SOM}) \cdot EF_1 + N_2O{-}N_{OS} + N_2O-N_{PRP}$
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