Search results

1

Contribution of Agricultural Field Production to Emission of Greenhouse Gases (Ghg)

100%

Bálint Á., Hoffmann S., Anton A., Szili-Kovács T., Heltai G.

Ecological Chemistry and Engineering S

|

2013

|

vol. 20

|

issue 2

233-245

EN

According to global inventories the agricultural field production contributes in a significant measure to increase of concentration of greenhouse gases (CO2, N2O, CH4) in the atmosphere, however their estimated data of emissions of soil origin differ significantly. Particularly estimates on nitrogen-oxides emissions show a great temporal and spatial variability while their formations in microbial processes are strongly influenced by biogeochemical and physical properties of the soil (eg microbial species, soil texture, soil water, pH, redox-potential and nutrient status) and land use management through the impact of the application of natural and synthetic fertilisers, tillage, irrigation, compaction, planting and harvesting. The different monitoring systems and inventory models were developed mostly from atmospheric chemistry point of view and little comprehensive data exist on the processes related to GHG emissions and their productions in agricultural soils under ecological conditions of Central Europe. This paper presents the new results of a project aimed elaboration of an experimental system suitable for studying relationships between the production and emission of greenhouse gases and plant nutrition supply in agricultural soils under Hungarian ecological conditions. The system was based on a long-term fertilisation field experiment. Mesocosm size pot experiments were conducted with soils originating from differently treated plots. The production of CO2 and N2O was followed during the vegetation period in gas traps built in 20 cm depth. Undisturbed soil columns were prepared from the untreated side parcels of the field experiment and the production of CO2 and N2O was studied at 20, 40 and 60 cm depth. A series of laboratory microcosm experiments were performed to clarify the microbial and environmental effects influencing the gas production in soils. The CO2 and N2O were determined by gas chromatography. The NOx was detected by chemiluminescence method in headspace of microcosms. In the mesocosm and soil columns experiments influence of plant nutrition methods and environmental factors was successfully clarified on seasonal dynamics and depth profile on CO2 and N2O productions. The database developed is suitable for estimating CO2 and N2O emissions from agricultural soils.

PL

Światowa produkcja rolnicza przyczynia się znacząco do zwiększenia stężenia gazów cieplarnianych (CO2, N2O, CH4) w atmosferze, jednak dane szacunkowe dotyczące tych emisji pochodzących z gleby różnią się istotnie. W szczególności dotyczy to tlenków azotu, których emisja wykazuje dużą zmienność czasową i przestrzenną, podczas gdy ich tworzenie w procesach mikrobiologicznych jest silnie uzależnione od biogeochemicznych i fizycznych właściwości gleby (np. gatunków mikroorganizmów, struktury gleby, wód glebowych, pH, potencjałów redoks i substancji odżywczych) oraz wpływu zarządzania gruntami poprzez stosowanie nawozów naturalnych i sztucznych, rodzaju uprawy, nawadniania, sadzenia i zbiorów. Różne systemy monitorowania i modele inwentaryzacyjne zostały opracowane głównie z punktu widzenia chemii atmosferycznej. Istnieje niewiele całościowych danych dotyczących emisji gazów cieplarnianych i ich produkcji w glebach rolniczych w warunkach ekologicznych Europy Środkowej. Przedstawiono nowe wyniki prac realizowanych w ramach projektu dotyczącego opracowania systemu doświadczalnego, odpowiedniego do badania relacji między produkcją i emisją gazów cieplarnianych a nawożeniem roślin w węgierskich warunkach ekologicznych. Eksperyment oparty był na długotrwałym doświadczeniu polowym. W doświadczeniach wykorzystano gleby pochodzące z różnych działek. W okresie wegetacyjnym produkcja CO2 i N2O była śledzona za pomocą pułapek gazowych umieszczonych na głębokości 20 cm. W celu wyjaśnienia wpływu procesów mikrobiologicznych i środowiskowych na produkcję gazu w glebie wykonano szereg mikroskalowych doświadczeń laboratoryjnych. Stężenia CO2 i N2O oznaczano metodą chromatografii gazowej. Stężenia NOx w górnych obszarach badanych mikrosystemów oznaczano metodą chemiluminescencji. W mezoskali i w kolumnach glebowych eksperymenty dotyczące wpływu metod dożywiania roślin i czynników środowiskowych z powodzeniem wyjaśniały dynamikę zmian sezonowych i produkcję CO2 i N2O w profilu głębokościowym. Opracowana baza danych jest odpowiednia do oszacowania emisji CO2 i N2O z gleb rolnych.

2

Atmospheric Chemistry and Climate in the Anthropocene / Chemia Atmosferyczna I Klimat W Antropocenie

63%

Crutzen P. J., Wacławek S.

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2014

|

vol. 19

|

issue 1-2

9-28

EN

Humankind actions are exerting increasing effect on the environment on all scales, in a lot of ways overcoming natural processes. During the last 100 years human population went up from little more than one to six billion and economic activity increased nearly ten times between 1950 and the present time. In the last few decades of the twentieth century, anthropogenic chlorofluorocarbon release have led to a dramatic decrease in levels of stratospheric ozone, creating ozone hole over the Antarctic, as a result UV-B radiation from the sun increased, leading for example to enhanced risk of skin cancer. Releasing more of a greenhouse gases by mankind, such as CO2, CH4, NOx to the atmosphere increases the greenhouse effect. Even if emission increase has held back, atmospheric greenhouse gas concentrations would continue to raise and remain high for hundreds of years, thus warming Earth’s climate. Warming temperatures contribute to sea level growth by melting mountain glaciers and ice caps, because of these portions of the Greenland and Antarctic ice sheets melt or flow into the ocean. Ice loss from the Greenland and Antarctic ice sheets could contribute an additional 19-58 centimeters of sea level rise, hinge on how the ice sheets react. Taking into account these and many other major and still growing footprints of human activities on earth and atmosphere without any doubt we can conclude that we are living in new geological epoch named by P. Crutzen and E. Stoermer in 2000 - “Anthropocene”. For the benefit of our children and their future, we must do more to struggle climate changes that have had occurred gradually over the last century.

PL

Człowiek wywiera coraz większy wpływ na środowisko na różne sposoby, w wielu przypadkach ostro ingerując w procesy naturalne. W ciągu ostatnich 100 lat liczebność ludzkiej populacji wzrosła - z nieco ponad 1 mld do 6 mld, a od 1950 roku do chwili obecnej nastąpił dziesięciokrotny rozwój działalności gospodarczej. W ciągu kilku ostatnich dekad XX wieku antropogeniczna emisja freonów doprowadziła do drastycznego spadku poziomu ozonu stratosferycznego, tworząc dziurę ozonową nad Antarktydą. Następstwem tego zjawiska jest wzrost promieniowania UV-B, który pociąga za sobą katastrofalne skutki, m.in. zwiększa ryzyko zachorowań na raka skóry. Uwalniane do atmosfery, przez człowieka, w dużych ilościach gazy cieplarniane, takie jak CO2, CH4, NOx, powodują zwiększenie efektu cieplarnianego. Nawet jeśli wzrost emisji zostanie zatrzymany, stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze będą nadal rosnąć i pozostaną na wysokim poziomie przez setki lat, a to doprowadzi do ocieplenia klimatu na Ziemi. Wzrost temperatury przyczyni się do aprecjacji poziomu wód morskich. Będzie to spowodowane topnieniem lodowców górskich i czap lodowych. Utrata lodu Grenlandii i lądolodów Antarktydy, w zależności od tego, w jaki sposób zareagują na ocieplenie, może przyczynić się do wzrostu poziomu mórz i oceanów nawet o dodatkowych 19-58 centymetrów. Biorąc pod uwagę wyżej wymienione przykłady i wiele innych ważnych, wciąż wzrastających, śladów działalności człowieka na Ziemi bądź w atmosferze, bez żadnych wątpliwości można stwierdzić, że żyjemy w nowej epoce geologicznej nazwanej przez P. Crutzena i E. Stoermera w 2000 roku Antropocenem. Dla dobra naszych dzieci i ich przyszłości musimy intensywniej walczyć ze zmianami klimatycznymi, które miały miejsce w ciągu ostatniego stulecia.

3

Use of Artificial Neural Networks in Predicting Direct Nitrous Oxide Emissions from Agricultural Soils

51%

Kolasa-Więcek A.

Ecological Chemistry and Engineering S

|

2013

|

vol. 20

|

issue 2

419-428

EN

Agricultural greenhouse gases emissions are mainly produced in direct emissions from plant and animal production as well as those associated with land use changes. Agriculture is a major source of atmospheric nitrous oxide (N2O). N2O emissions from agricultural production has the source primarily in soil fertilized by mineral and organic fertilizers. In Poland, agricultural soils are responsible for 77.1% of emissions. Emissions associated with the animal manner farming amount 22.8%. Studies attempt to modeling and predicting of N2O emissions from Direct Soil Emissions in relation to the use of crops and livestock population. In the analysis an artificial neural networks were used. The best values showing the quality of neural regression model were obtained by multilayer perceptrons MLP. Based on the sensitivity analysis, attempts were taken to determine the extent of the contribution of each selected variables on the estimate of the direct emissions of N2O from agricultural soils. The sensitivity analysis of designed network on the structure MLP 9-4-1 shows that the amount of nitrogen fertilizer consumption has the biggest share in the shaping of N2O emissions from Direct Soil Emissions. The sensitivity analysis of network on the structure MLP 16-5-1 pointed to participate cattle and pigs as the most important in the formation of N2O emissions from Direct Soil Emissions. Among the crops in Poland, which may affect the release of N2O stands out rapeseed and rye. The study was conducted using the statistical package Statistica v. 10.0.

PL

Emisje rolnicze głównych gazów cieplarnianych to głównie bezpośrednie emisje wytwarzane w produkcji roślinnej i zwierzęcej, jak również te związane ze zmianami w sposobie użytkowania gruntów. Rolnictwo jest głównym źródłem atmosferycznego podtlenku azotu (N2O). Emisja N2O z produkcji rolniczej ma źródło przede wszystkim w glebie nawożonej nawozami mineralnymi i organicznymi. W Polsce gleby rolne odpowiedzialne są za 77,1% emisji N2O. Emisja związana z gospodarką odchodami zwierząt wynosi 22,8%. W badaniach podjęto próby modelowania i przewidywania bezpośrednich emisji N2O z gleb w odniesieniu do wielkości upraw i pogłowia zwierząt hodowlanych. W analizach posłużono się sztucznymi sieciami neuronowymi. Najlepsze wartości parametrów mówiących o jakości neuronowego modelu regresyjnego uzyskały perceptrony wielowarstwowe MLP. Na podstawie analizy wrażliwości zaprojektowanego modelu sztucznej sieci neuronowej podjęto próbę ustalenia stopnia udziału poszczególnych wybranych zmiennych na prognozowaną wielkość bezpośrednich emisji N2O z gleb rolnych. Analiza wrażliwości zaprojektowanej sieci MLP o strukturze 9-4-1 wykazała, że poziom zużycia nawozów azotowych ma największy udział w kształtowaniu emisji N2O z gleb rolnych. Analiza wrażliwości sieci MLP o strukturze 16-5-1 wskazała na udział bydła i trzody chlewnej jako najistotniejszy w kształtowaniu emisji N2O. Wśród upraw w Polsce, które mogą wpływać na wielkość uwalnianych emisji N2O, wyróżnia się rzepak oraz żyto. Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem pakietu statystycznego Statistica v. 10.0.

Refine search results

2 Ecological Chemistry and Engineering S

1 Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

1 2014

2 2013

1 Anton A.

1 Bálint Á.

1 Crutzen P. J.

1 Heltai G.

1 Hoffmann S.

1 Kolasa-Więcek A.

1 Szili-Kovács T.

1 Wacławek S.

Contribution of Agricultural Field Production to Emission of Greenhouse Gases (Ghg)

Atmospheric Chemistry and Climate in the Anthropocene / Chemia Atmosferyczna I Klimat W Antropocenie

Use of Artificial Neural Networks in Predicting Direct Nitrous Oxide Emissions from Agricultural Soils