水肥管理对稻田土壤甲烷和氧化亚氮排放的影响

就稻田水肥管理对甲烷和氧化亚氮排放的影响研究进行了综述。文献分析表明,甲烷和氧化亚氮的排放条件存在明显的反位关系,即有利于甲烷排放的水分条件往往不利于氧化亚氮的排放。稻田温室气体的排放与水分管理的历史有明显的关系,不同的肥料施用对甲烷和氧化亚氮排放影响的机制不同。因此,要真正有效地控制温室气体的排放必须首先弄清甲烷和氧化亚氮在不同条件下的排放关系。     

国家环境保护局叶汝求副局长在甲烷排放问题学术研讨会上的讲话

今天在这里召开甲烷排放问题学术讨论会。在座的同志都是这方面的专家,做了很多工作。大家都知道,温室气体以二氧化碳为主,甲烷也是一种重要的温室气体,全球气候变化和甲烷排放有一定关系。我国甲烷排放量,尤其是由煤矿和稻田产生的量,在世界上名列前茅,但人均排放量则低于世界平均水平。我们开展甲烷排放的研究并不算很早,过去除了从安全角度对煤矿甲烷问题做过工作外,别的领域的工作就比较少了。现在从全球气候变化来看,研究甲烷是很现实的。国外在这方面做了不少工作,但我们并不算落后,研究工作逐渐跟上来了。通过这次会议,我们要把甲烷排放的研究工作做上去,将我国甲烷排放的问题搞清楚。     

减少农业甲烷排放的技术选择

文章总结了温室气体甲烷的最新研究进展,包括:甲烷对全球变暖的贡献,甲烷的排放机理以及优先研究的领域;估算了我国农业甲烷排放的贡献:中国约占世界人工源甲烷排放量的10.48％,其中农业排放占一半以上;根据实验结果,提出了筛选低排放水稻品种、水分管理、施肥管理、改进饲料、使用添加剂和生长调节剂、改进遗传、促进繁育等减少稻田和反刍家畜甲烷排放的若干技术选择。     

不同耕作制度对南方稻田甲烷排放的影响

以南方稻田温室气体甲烷排放为研究对象,选取冬季休闲和种植绿肥作物紫云英(AstragalussinicusL.)两种主要模式,在早稻(OryzasativaL.)移栽之前进行旋耕和翻耕两种处理,以全年休闲为空白对照,利用静态箱法测定甲烷排放通量。结果表明,甲烷排放在水稻抽穗期达到极大值,至收获甲烷排放呈减少趋势,以无稻全年休闲区甲烷排放通量最低,在抽穗至收获阶段平均排放速率为3.43mg·m-2·h-1,冬闲及冬季种植紫云英处理分别比无稻休闲区排放通量高114.3%和420.3%;甲烷浓度具有强烈的空间异质性,地表以上50cm空间内,早稻抽穗至成熟阶段甲烷浓度是大气甲烷浓度的35.2倍;稻田甲烷高浓度低排放速率以及低浓度高排放速率现象表明,甲烷排放速率与其浓度之间具有非一致性。     

稻田甲烷排放通量与农业管理措施的关系

1990至1992年对北京地区的麦后稻区及单季稻区进行了三年的稻田甲烷排放通量的测定,麦后稻区的甲烷排放通量约17.5mg/m~2·h;单季稻小区约在8.5-10mg/m~2·h。有机底肥的用量是影响甲烷排放通量的首要因素,旱直播及仅使用化肥可降低甲烷排放通量。在一定量有机底肥的条件下,采用间歇灌溉的方法既可保持或提高水稻的产量,又可抑制或降低甲烷的排放通量,但也观测到干干湿湿的状态下温室气体N_2O的排放通量有所增加。     

施肥对稻田甲烷与氧化亚氮排放的影响

大气温室气体浓度的升高引起太阳辐射加强,导致全球变暖已成为不争的事实。农田是温室气体排放的重要来源之一,采用静态箱-气相色谱法探讨不同氮肥类型与施氮水平对华南稻田甲烷（CH4）与氧化亚氮（N2O）排放的影响。试验共设置5个处理,每处理3次重复,分别（以N计）为U6（90 kg·hm-2）,U10（150 kg·hm-2）,U12（180 kg·hm-2）,SR10（150 kg·hm-2,缓释肥）,CR10（150 kg·hm-2,控释肥）。各处理磷钾肥用量一致,分别为45 kg·hm-2（以P2O5计）和127.5 kg·hm-2（以K2O计）。研究结果表明：稻田CH4与N2O排放量随氮肥用量的增加呈增加趋势。晚稻CH4排放呈单峰型,其峰值出现在水稻移栽后16~23 d,N2O排放并未出现明显的排放峰。CH4累积排放主要发生在返青-分蘖初期和分蘖盛期-幼穗分化期两个时段,而N2O的累积排放主要集中在灌浆-成熟期（U6处理除外）。不同氮肥类型处理CH4季节排放总量与平均排放量表现为：处理SR10〉处理U10〉处理CR10,其中,控释肥处理甲烷排放总量较常规尿素处理减少了11.3%;而N2O季节排放总量与平均排放量表现为：处理CR10〉处理U10〉处理SR10。综上,初步认为氮肥的施用能够促进CH4与N2O的释放,缓释肥处理能有效减少稻田N2O的排放,而控释尿素处理能明显降低稻田CH4气体的排放,且稻田CH4与N2O的排放存在一定的互为消长关系,因此如何平衡稻田甲烷与氧化亚氮释放,使稻田增温潜势最小化是下一步研究的重点和方向。     

生物可降解膜覆盖对水稻温室气体排放及产量的影响

为了探究生物可降解膜覆盖对水稻温室气体及产量的影响,选取南北稻区开展大田试验,利用静态箱-气相色谱法,监测生物可降解膜覆盖机插(BM)和不覆膜机插(CK)处理稻田的甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。结果表明:南北生态区BM处理均能显著降低稻田CH_4排放量,降幅分别为43.5%和52.4%,其减排效果主要体现在BM处理能够显著降低甲烷排放峰值,进一步分析与CH_4排放相关的土壤产甲烷菌((mcrA)和甲烷氧化菌(pmoA)丰度变化,发现南北生态区BM处理均能显著降低土壤产甲烷菌丰度,并提高甲烷氧化菌丰度,变化规律与CH4排放基本一致;对稻田N_2O排放量的影响,南北生态区存在差异,南方BM处理与CK相比,N_2O排放量显著减少47.9%,而北方N_2O排放量略高于CK。生物可降解膜覆盖机插种植能够提高土壤温度,尤其对于北方生态区增温效果更好,生育前期月平均增温达到2.9℃,能提高土壤微生物活性,且改变了土壤的理化性质及土壤养分含量,与CK相比,BM处理能增加土壤全氮和有机碳含量,北方生态区,在水稻成熟期分别显著增加14.8%和27.1%,南方生态区差异不显著;从产量上看南北生态区BM处理与CK相比均达到显著增产效果,南方增产4.1%,北方增产8.7%,且对稻田温室气体排放强度(GHGI)也有显著的抑制作用,降幅分别为46.6%和56%;生物可降解膜覆盖机插种植能够显著降低稻田温室气体的增温潜势(GWP),提高水稻产量,为水稻绿色高效生产提供新的途径。     

水田甲烷排放研究进展

本文对水田甲烷排放通量的研究进展及有关的土壤和环境因素作了综述。指出用于减少水田甲烷排放的措施不应导致水稻的减产和引起其它温室气体排放的增加。应开展落干期间水田作为大气甲烷汇的作用的研究。     

稻田甲烷排放量估算和减缓技术选择

根据中国不同生态类型地区的稻田甲烷排放通量，估算了中国稻田甲烷排放总量。结果表明，１９９０年中国稻田甲烷排放总量为１１．３３５Ｔｇ。提出了一些减缓稻田甲烷排放措施，包括：（１）使用稻田甲烷抑制剂；（２）肥料管理；（３）水分管理；（４）筛选低排放率、高产的水稻品种。     

福建省农业源甲烷排放估算及其特征分析

农业领域的稻田和畜禽养殖是温室气体甲烷（CH4）的重要排放源,估算省级农业源甲烷的排放量,并分析其排放特征,对进一步提出符合福建省实际情况、在技术经济上可行的减排措施有重要意义。本研究基于福建省农业活动水平数据,根据IPCC国家温室气体排放清单编制指南,估算了1991-2010年福建省农业源CH4排放量。结果表明：（1）1991-1995、1996-2000、2001-2005、2006-2010年间福建省农业源CH4年平均排放量分别为46.50×104、44.38×104、37.87×104、33.12×104 t,呈降低趋势。其中,稻田CH4排放的贡献较大,4个时期年平均排放量分别为31.11×104、29.49×104、22.16×104、18.80×104 t,占全省农业源CH4排放总量的56.76%~66.90%;而反刍动物肠道发酵和畜禽粪便管理的CH4排放量在20年间的变化不明显,分别为6.27×104~10.31×104 t和4.95×104~7.20×104 t。（2）2010年,福建省农业源CH4排放高值区主要分布在龙岩市、南平市和三明市,占全省农业源CH4排放总量的51%;稻田CH4排放的高值区主要分布在南平市、三明市和龙岩市,占全省稻田CH4排放总量的56%,应优先考虑削减这些地区的稻田CH4排放;畜禽CH4排放的高值区主要分布在龙岩市、漳州市和泉州市,占全省畜禽CH4排放总量的52%,应优先考虑削减这些地区的畜禽CH4排放。近20年福建省农业源CH4排放量呈下降趋势,主要是由于水稻播种面积的逐年减少,未来农业源 CH4排放下降速度可能会放慢,因此控制水稻 CH4排放的重点应放在灌溉管理、施肥管理、稻谷品种选择等方面;而控制畜禽 CH4排放的关键是优化畜牧业结构,大力推进规模养殖,使畜禽品种、饲养技术和畜禽排泄物处理设施得到改进,提升单位畜禽饲养量的畜产品产出量,进而减少温室气体排放。研究结果可为决策者有针对性地制定福建农业CH4排放控制政策和对策措施,降低农业源CH4排放量提供基础资料。     

亚热带红壤性稻田的甲烷排放

亚热带红壤性稻田的甲烷排放量为５５．２３９／ｍ２·ａ．不同年度间有差异；在年度内（水稻生长季节）亦有差异．以８月排放最多，其余月份依其排放量的顺序是７月，６月，５月，９月，１０月．甲烷排放率的日变化有规律性，１６时前后出现最大值，６时左右出现最小值，呈单峰型，日变化幅度与天气有关，季节变化比较复杂，无规律性，在不同年度、不同稻季（早、晚季），其变化也不一致．稻田甲烷排放与水稻生产和生长密切相关，水稻的种植和生长是稻田甲烷排放的基础和根源．     

吉林西部盐碱水田区全球变暖潜势研究

为了探讨吉林西部土地整理工程对区域全暖所做贡献,基于实测的水田土壤温室气体数据,进行区域温室气体排放分析,为进一步评估水田开发对全球变暖的影响提供科学依据。以吉林省西部盐碱水田区为研究对象,将野外调查采样和小区试验相结合,采集了水田的0-30 cm表层土壤样品带回进行小区实验。在小区内挖取100 cm×100 cm×50 cm的坑,在土坑底部铺设塑料布后,将从采样点带回的土壤填进坑内灌水,种植水稻,6块样地分别为不同开发年限,其处置模式与前郭当地的水肥管理相同,样地周围挖掘了排水渠。通过静态箱-气相色谱法监测水稻生长期土壤所释放的温室气体 CH4,N2O 和CO2,计算水稻不同生长时期温室气体排放量及贡献率,估算研究区的区域变暖潜势（GWP）,结合30年水田面积变化加权法分析温室气体GWP贡献率。结果表明：水田生长期温室气体排放总量（以CO2气体计）随着开发年限的增加呈递增趋势,水田开发过程中CO2、CH4和N2O各时期温室气体排放的贡献率都有一定变化,CO2气体排放贡献率占主导地位在80%左右,CH4的贡献率16.69%-20.39%,是N2O的14-22倍,水田CH4气体的排放对研究区综合温室效应有较大贡献,水田开发初期N2O气体贡献率较成熟水田相比较高。在水稻生长旺盛期CO2气体贡献率下降明显,CH4气体贡献率显著升高,N2O气体贡献率变化不大,在返青期和成熟期CH4和N2O 2种气体贡献率均较小,其中,除成熟期外新开发水田的CH4气体贡献率均高于成熟水田,在水稻生长发育较快速的分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期,CO2气体贡献率下降且降幅明显,该阶段CH4气体对温室效应的贡献比重加大,远高于N2O气体。在水稻成熟期,3种温室气体的贡献率与其他时期相比发生较大变化,CH4比 N2O 略有优势,CO2所占比例恢复至95%。?     

控制稻田甲烷排放的农业技术选择

本文探讨了通过农业技术措施，控制稻田甲烷排放以及减少甲烷排放的潜力。试验结果表明：（１）用沼渣代替农家肥堆肥作基肥时，４种沼渣基肥处理中，有３种处理稻田甲烷排放通量比施农家肥的处理减少２４～６２％，比单纯施化肥处理减少１１～５６％；１种沼渣（马粪）由于腐熟度不够，其处理甲烷减排效果不明显；（２）改换氮肥的施用种类。以硝铵、硫铵代替尿素作追肥，甲烷排放通量分别减少２６％和４６％；（３）稻田的科学灌溉技术，从水用分蘖到抽穗期间，间歇落干，可以明显减少甲烷排放，而对产量无影响；（４）水稻半旱式栽培技术，也可明显抑制稻田甲烷排放。     

广州地区稻田甲烷排放连续自动监测

本文介绍了采用甲烷自动采集及分析测量系统在广州地区进行稻田甲烷排放通量监测的试验设计。     

垃圾填埋场新型覆盖层材料厚度对甲烷氧化行为的影响

甲烷是一种长期存在于大气中的重要温室气体,它对温室效应的贡献率是二氧化碳的21倍,生活垃圾填埋场是仅次于水稻田的第二大甲烷人为排放源,减少垃圾填埋场的甲烷气体排放对缓解全球变暖压力具有重要意义.在实验室条件下模拟垃圾填埋场甲烷排放情况,将堆肥+陶粒混合物(体积比1:1)这一新型覆盖层材料按6个厚度(30、40、50、60、70、80 cm)装入有机玻璃柱中研究甲烷氧化与覆盖层深度的关系.研究结果表明:试验94 d甲烷氧化率开始下降,到实验结束前6个柱体中甲烷氧化率相似,维持在24.6%～34.8%之间;甲烷氧化速率由于甲烷通入量不断加大呈现先增加后减小的趋势,最低值为2.45 mol·m~(-2)·d~(-1),最高值为17.82 mol·m~(-2)·d~(-1);在试验第119～121d对各个柱体不同深度的气体成分进行分析.发现甲烷氧化的范围主要集中在基质0cm～30cm深处.     

中国农田固碳减排发展现状及其战略对策

自20世纪80年代以来,农田固碳减排的动态变化日益成为全球的研究热点,它对于正确评价农业产业对全球气候变化的影响具有重要的理论意义。采取农业分区的方法,将我国划分为4个不同的农业区,并从区域植被覆盖、地理气候、品种、土壤性质、种植制度和施肥情况等方面,综合分析了各区域农田固碳减排的基本现状。通过对我国农田固碳减排的各个影响因素进行系统阐述,探明了耕作措施、水田种植面积、秸秆还田、施肥情况、轮作制度、土地利用方式和农田生态系统等是影响我国农田固碳减排的主要关键因素。同时,针对目前我国农田固碳减排的基本状况,提出了适合我国农田固碳减排的主要对策。文章认为,应从加强农田碳循环和土壤碳汇效应、合理调整农田土地利用结构、加强农田管理技术体系创新、加强农田生物固碳减排技术研究和注重降低农业生产温室气体的排放等方面开展系统研究,从而进一步增强农田的土壤固碳能力和减少温室气体的排放,达到我国农田固碳减排的最终目的。     

Assessment of methane from agricultural field during the entire paddy cropping seasons – a case study

A systematic effort was made to assess the emission of methane from paddy fields using closed chamber technique. Methane emission measurements were performed over a year during the Kharif (wet season), Rabi (dry season), and fallow periods. Various soil parameters like redox potential, organic carbon and ferrous ion were determined to evaluate their control on methane emissions. Diurnal measurement of the flux showed a minimum (0.44?mg?m^?2?h^?1) in the morning (8?a.m.), which increased gradually to a value of 1.16?mg?m^?2?h^?1 till the evening due to the rise in soil temperature. The seasonally integrated flux (E _SIF) for CH₄ was calculated. The E _SIF for methane during Kharif and Rabi crops were found to be 5.97?g?m^?2 and 2.59?g?m^?2, respectively. It was observed that the methane flux was maximum during flowering and fertilizer application stages for both paddy cropping seasons. The redox potential was low and the ferrous ion was higher during flowering and tiller stages. The methane emission was higher at E _AIF) was calculated for methane to make a budget estimate of methane emission from rice cultivated under rain fed drought prone water regime.