一、工作背景
“十四五”规划期间，北京市大力推进将农业科技纳入其国际科技创新中心建设战略，增强国家农业创新实力和成果转化能力。预计到2025年，北京市农业科技进步贡献率将达到77%，其中农业气象科技将成为关键方向。相对目前我国碳排放相关研究和标准已日趋成熟的工业、建筑等领域，农业领域的碳排放源及碳汇清单尚未建立。农业排放“点多面广”的特征导致农业减排难以核查，从而阻碍了农业减排量进入交易市场。从已有研究来看，农业碳排放的核算参数不统一、要素不全面，缺乏公认的核算方法。因此，密云区作为国家级生态示范区与全国首批“生态文明建设试点地区”，要尽快启动农业碳排放核算的方法学研究，形成一套管理部门、生产主体、碳交易主体共认的核算方法体系，厘清农业碳源与碳汇，对于帮助密云精准推进农业减排，促进农业绿色转型，为农业进入碳市场奠定方法基础，对密云实现碳中和目标来说至关重要。
二、工作成效
本项目由启迪瑞景能源环境科学研究院（北京）有限公司、清华大学、北京巨海阔种植专业合作社、北京密鑫农业发展有限公司承担。以典型设施农业和大田作物现场采样观测为依据，基于怀柔科学城“地球数值模拟装置”中的DNDC模拟系统模型，结合密云农业、气象、农地类型、土壤和种植模式历史数据，选取区域内的主要农作物种植区域进行定位标记，提取高精度遥感数据进行栅格化处理，形成了密云区域农田碳汇模型，搭建本地数据库，开展DNDC模型区域本地化开发和模型模拟验证，实现密云农田优化与增汇、增收潜力评估。
1．技术突破。完成了农业系统温室气体和土壤碳氮水监测与量化评估系统开发，形成一整套设备方案，部署了包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳传感器等传感设备的农业温室气体排放集成监测控制装置，建设了密云农业碳监测综合管理平台，组成密云样地碳氮水监测系统，实现实时在线监测农田微气象数据，收集涵盖气象、土壤、作物与温室气体排放通量等关键基础数据系统融合了在线监测和手工监测；提出了农业碳汇监测方法学。
2.社会及经济效益。项目组基于怀柔科学城东区“地球数值模拟装置”中的GDNDC 农田生态模拟系统，结合密云典型点位观测（4块示范样地及3块对比样地）、卫星遥感与统计资料等多源数据，实现区内农田100m分辨率温室气体排放、土壤碳库及作物生长日尺度动态高精度模拟，完成密云区农田温室气体排放及碳平衡核算：密云农田2010-2021年N2O贡献温室效应26.8%，CO2 贡献73.7%。搭建了密云农业碳排放数据库1 套，并开展了不同气象与管理情景影响下的土壤碳汇与温室气体减排潜力评估。提出了密云区农田固碳增汇优化管理模式，并基于示范样地开展了推广应用（河南寨镇和合园合作社、巨各庄镇巨海阔合作社、太师屯镇桑园村、十里堡镇杨辛庄村），总示范面积为139亩。固碳能力比密云传统耕作方式提高约3%-5%。
3.对农业发展贡献。通过综合考虑施肥、灌溉、种植结构、种植品种等关键控制因素，逐步提出了不同促进密云区农田固碳增汇的优化管理模式，分别为当前种植结构的水肥优化模式、种植结构调整与增收模式以及绿色生态的有机农产品模式，能够帮助地方因地制宜发展农业水、肥、种植结构和经营优化模式，真正实现“农田增汇、农民增收”。
三、成果转化及商业推广情况
针对类似密云地区农田种植条件，优先考虑在北京市、华北地区等区域进行推广示范。根据市场应用情况，借助清华大学和启迪集团全球创新网络、农业行业协会、农业展会等多途径进行推广应用。
和合园小麦示范样地
密云农业碳监测综合管理平台
密云农业碳监测综合管理平台