不同农业管理方式对北京地区稻田甲烷排放的影响研究

1990年7月4日到9月28日,对北京朝阳区洼里乡的麦茬稻田甲烷排放进行了测定研究,取得了不同农业管理条件下的一些初步结果。其中按农民常规管理方式的麦茬稻田甲烷平均排放通量为17.5mg/(m2·h)。该值可代表北京地区一般麦茬稻田甲烷排放水平。实验表明,水稻田甲烷排放受到灌溉方式、施肥类型及用量、气温等多种因子的影响,其中农业管理措施的影响是显著的。在农民传统施肥方式下,采用间歇灌溉的方式,比传统的淹灌能有效地提高水稻产量并减少稻田甲烷的排放。      

广州地区稻田甲烷排放通量研究

1993～1994年连续2a在广州东郊采用自动采样和气相色谱分析系统测量了稻田甲烷的排放率,首次获得了华南地区赤红壤类型稻田甲烷排放特征和排放通量?结果表明:广州地区稻田甲烷排放率的日变化和季节变化随气温?灌溉状态及水稻不同生长期而变化,早稻甲烷平均排放量为1.6mg/(m2·h);晚稻为1.25mg/(m2·h),排放率较国内其他观测点低?在当地常规干湿灌溉方式下,估算得到广东和广西两省稻田甲烷排放总量约为0.26Tg/a?      

南方红壤丘岗区稻田土壤有机酸含量与甲烷排放率

分别采用分光光度和微机控制气相色谱法同时测定稻田土壤有机酸含量和甲烷排放率,以了解二者之间的关系,结果表明,在不同施肥实验小区,土壤有机酸含量随变化趋势一致,而甲烷放率随时间变化趋势则不尽一致,各小区土壤有机酸含量与甲烷排放率的相关性为全有机肥小区〉常规肥小区〉全化肥小区〉沼渣肥小区。在不同灌水实验小区,土壤有机酸含量与时间变化呈一致趋势,甲烷排放率随时间变化,除定常湿润小区外,也呈一致性趋势。各     

广州地区水稻田甲烷排放量测定

对广州地区稻田甲烷排放通量进行监测分析，并通过回归分析和定各分计算，估算了全市水稻田甲烷放总量。     

气相色谱法测定稻田甲烷排放通量

介绍了用碳分子筛作为固定相的气相色谱法测定甲烷排放通量。其方法简便、快速、准确,并且大气样品不必经过冷冻干燥脱水等处理步骤。应用该方法,1994年在华南农业大学晚稻田水稻生长期内,采样测定计算的甲烷平均日排放通量为8.34 mg(m2·h),基本代表了广州地区稻田的甲烷排放通量。      

长期定位有机物料还田对关中平原夏玉米-冬小麦轮作土壤NO排放的影响

农田土壤是大气光化学活性气体一氧化氮(NO)的主要人为源之一.为定量研究有机物料还田对NO排放的影响,利用静态暗箱法对关中平原26 a长期定位施肥夏玉米-冬小麦轮作农田NO排放通量进行周年(2016年6月至2017年6月)观测.除对照(CK)处理全年不施肥外,田间设3个施肥处理,冬小麦季分别为全化肥(NPK,165 kg·hm~(-2))、化肥加秸秆[NPKS,(165+40)kg·hm~(-2)]和化肥加牛粪[NPKM,(50+115)kg·hm~(-2)];夏玉米季均施等量化肥(188 kg·hm~(-2)).观测期内,CK处理NO排放通量较小[12.2 g·(hm~2·d)~(-1)];各施肥处理均在夏玉米播种、施肥和冬小麦施肥后出现排放峰,其中NPK处理峰值最高[112.0 g·(hm~2·d)~(-1)].各处理NO年排放总量和排放系数分别为0.13~0.57 kg·hm~(-2)和0.04%~0.12%.NPKS和NPKM处理年排放总量较NPK分别减少17.6%和增加68.0%(P0.05).与NPK处理相比,NPKS和NPKM冬小麦季排放总量降低41.1%~60.0%(P0.05);但夏玉米季增加25.2%~292.1%(P0.05).冬小麦季添加有机物料有效降低NO排放,而夏玉米季NO排放增加则与土壤有机质含量有关.     

水稻田对猪粪的最大消纳能力研究

为最大限度地利用土地处理猪粪,减少养殖废弃物的排放和化肥的使用,采用大田试验方法,研究亚热带地区水稻田对猪粪的最大消纳能力.对水稻田施以4组不同水平猪粪处理——MNK1(猪粪7454kg/hm2、尿素55kg/hm2、钾肥36kg/hm2)、MNK2(猪粪14911kg/hm2、尿素110kg/hm2、钾肥71kg/hm2)、MNK3(猪粪19381kg/hm2、尿素143kg/hm2、钾肥92kg/hm2)和MNK4(猪粪23854kg/hm2、尿素176kg/hm2、钾肥113kg/hm2),检测施粪过程中降雨径流ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(NH₄+-N)等的变化规律,结合水稻产量和各组施肥方式下土壤养分的累积,分析了亚热带地区水稻种植过程猪粪的最佳使用量和土壤承载力. 结果表明:①猪粪增施60%,则每hm2水稻增产180kg. ②MNK2处理的稻田土壤实际产生径流中的TN、TP流失量较MNK3处理分别少32%、39%;MNK2处理稻田土壤的w(TN)、w(TP)、w(TK)比MNK3处理分别减少9%、17%、26%;与全部施入化肥相比,水稻按MNK2水平进行施肥能减少氮、磷流失量6%、13%左右. 在保证经济效益和生态环境效益的同时,单季水稻田最大能消纳猪粪14911kg/hm2,每hm2水稻产量保持在6193kg水平上.      

不同施肥方式下紫色土N2O与NOx的排放特征

利用紫色土长期施肥试验平台,采用静态箱-气相色谱法开展紫色土"冬小麦-夏玉米"轮作系统N_2O和NO_x排放的连续两周年(2014年11月~2016年9月)定位观测.研究了氮肥总量相同条件下的常规氮磷钾化肥(NPK)、猪厩肥(OM)、秸秆还田配施氮磷钾化肥(RSDNPK)、猪厩肥配施氮磷钾化肥(OMNPK)和氮磷钾化肥配合硝化抑制剂(DCDNPK)等施肥方式对N_2O和NO_x排放的影响,短期不施肥处理(CK)作为排放系数计算的对照.结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O排放峰均出现在施肥初期和大降雨过程期;NO_x排放过程与N_2O类似,排放峰出现在施肥初期,但强降雨期未出现明显排放峰.NPK、OM、RSDNPK、OMNPK和DCDNPK处理的N_2O年均累积排放量分别为:1.35、4.38、1.43、2.46、0.92 kg·hm~(-2),排放系数分别为:0.33%、1.41%、0.36%、0.73%、0.18%;相应处理的NO_x年均累积排放量分别为:0.11、0.38、0.10、0.27、0.04kg·hm~(-2),排放系数分别为:0.03%、0.13%、0.03%、0.09%、0.01%.较常规化肥,增加有机物料如施用猪厩肥和猪厩肥配施氮磷钾肥分别显著增加226%和83%的N_2O排放(P0.01),同时NO_x排放分别显著增加262%和157%(P0.01);常规化肥配合硝化抑制剂(DCDNPK)使用减少32%的N_2O排放和62%的NO_x排放(P0.01),秸秆还田配施氮磷钾肥对N_2O排放略有增加(P0.05),NO_x排放略有减少(P0.05).统计分析进一步表明,土壤无机氮含量是N_2O和NO_x二者排放的主控因子,而土壤孔隙充水率与温度分别作为N_2O与NO_x各自排放的主控因子之一.     

不同施肥处理对东北黑土温室气体排放的短期影响

以东北耕作黑土为对象,在25℃和60%最大持水量(WHC)条件下开展为期7 d的室内培养试验,研究了不同施肥处理对东北黑土温室气体排放的短期影响.结果表明,与不施肥对照处理相比,单施氮肥对土壤呼吸释放的CO_2没有影响,而在施用氮肥的基础上配施有机物料使得CO_2排放量提高了一个数量级,氮肥配施秸秆对CO_2排放的促进效果大于氮肥配施猪粪.短期培养时间内施用氮肥对N_2O排放没有显著影响,硝化作用是对照处理和单施氮肥处理土壤排放N_2O的主要过程.与单施氮肥处理相比,氮肥配施猪粪或秸秆显著促进了反硝化过程,使得N_2O排放量提高了两个数量级,氮肥配施秸秆处理的N_2O排放量显著大于氮肥配施猪粪处理.单施氮肥抑制了CH_4的排放,表现为对CH_4的微量吸收,而氮肥配施猪粪或秸秆则显著促进了CH_4的排放.     

浅层淹水条件下不同施肥处理对黑土温室气体排放的影响

以东北黑土区长期耕作土壤为对象,通过室内培养试验研究了浅层淹水条件下不同施肥处理对黑土温室气体排放的影响.结果表明,浅层淹水条件下,与不施肥对照处理相比,单施氮肥处理对土壤CO₂排放没有显著影响,氮肥配施猪粪或者秸秆则显著促进了CO₂的排放,使得CO₂排放速率提高了一个数量级,氮肥配施秸秆处理的CO₂排放量最高.浅层淹水条件下,与不施肥对照处理相比,施用氮肥显著促进了土壤N₂O的排放.而与单施氮肥处理相比,氮肥配施猪粪和秸秆则显著抑制了N₂O的排放,表现为土壤对N₂O的微量吸收,氮肥配施秸秆处理的N₂O吸收量相对较高.浅层淹水条件下施用氮肥抑制了土壤CH₄的排放,而与单施氮肥处理相比,氮肥配施猪粪或者秸秆则促进了土壤CH₄的排放.     

河北省中南部对流层CH4时空分布特征的飞机探测研究

为研究河北省中南部对流层内CH₄时空分布特征,2018年6~7月利用空中国王350飞机搭载高精度CH₄分析仪和相关辅助设备,对河北中南部城市上空（600~5500m）CH₄浓度进行飞机探测.探测期间共飞行4架次,取得7组CH₄浓度垂直廓线数据.结果表明：探测期间CH₄浓度最小值为1884×10^-9,最大值为2038×10^-9,多架次垂直方向上平均浓度为（1915±90）×10^-9.不同探测架次CH₄浓度随高度变化趋势有较好的一致性,随高度增加,均出现先增大后减小,后稳定不变的趋势,且在混合层顶以下（约1000m）存在明显分界线.1000m以下,同高度层CH₄浓度变化较大,不同架次间浓度相差最大值达124×10^-9,同一架次CH₄浓度的垂直梯度变化受大气层结影响明显,位温垂直梯度接近零时,CH₄浓度的垂直梯度变化不明显.1000m以上,CH₄浓度垂直随高度增加呈指数减小,同高度层CH₄浓度变化较小,变化偏差在平均值的5%以内,4000m以上,同高度层CH₄浓度振幅最小,差值<15×10^-9,此时浓度可代表该区域背景大气的平均浓度.石家庄上空同高度层CH₄浓度白天整体大于夜间,随高度降低差值变大,说明石家庄白天CH₄排放源强度大于夜间.     

2009~2019年中国人为CH4排放量的估算及时空格局

以中国340个地级及以上城市为研究对象,采用自下而上的核算方法,针对农业活动、能源活动和废物处理3个一级CH₄排放源,核算2009年和2019年中国人为CH₄排放量并分析其时空格局.结果表明：2009年中国人为CH₄总排放40.71Tg,2019年为42.89Tg,CH₄排放总量在增加,排放强度和人均排放量基本保持不变.一级排放源中,农业活动、能源活动和废物处理在2009年的CH₄排放量分别为24.88Tg、12.06Tg和3.76Tg,农业活动为主要排放源,2019年三者排放量分别为16.99Tg、21.62Tg和4.28Tg,能源活动成为主要排放源;二级排放源中煤炭开采的CH₄排放最多;不同城市中各排放源的占比存在较大差异,淮安、扬州和南通农业活动排放最多,晋城、大同和太原能源活动排放最多,而北京、上海和广州以废物处理排放为主.城市人为CH₄排放存在显著的空间正相关,高排放—高聚集的城市数量减少,分布集中;低排放—低聚集的城市数量增加,分布重心向东部地区转移;局部城市空间关联类型呈现出较强的空间锁定效应和迁移惰性特征.CH₄排放强度与人均CH₄排放的区域总体差异较大;CH₄排放强度地区间Theil指数差异较大,而地区内差异较小;人均CH₄排放地区间与地区内的Theil指数差异均较小.     

硫化氢对填埋场生物炭改性覆土的甲烷氧化的影响

填埋场覆土中甲烷氧化菌的生物氧化作用,是填埋场CH4最主要的自然减排途径,但通常传统的覆土材料CH4氧化能力并不足.生物炭可用于强化填埋场覆土的CH4氧化性能,同时,填埋气中的硫化氢(H2S)也易被生物炭吸附转化,可能为CH4氧化带来潜在影响,需要进一步探究和揭示.在前期实验基础上,设计了一种生物炭改性覆土材料,接种富...     

上海城市河流温室气体排放特征及其影响因素

为研究城区和郊区河流3种温室气体(N₂O、CH₄和CO₂)排放通量的差异,分别于春季(2013年4月)、夏季(2013年7月)、秋季(2013年10月)和冬季(2014年1月),利用浮箱法和扩散模型法对上海市城区河流(苏州河)和郊区河流(淀浦河)的温室气体排放通量进行了观测;并探讨了人类活动干扰下环境因子对温室气体排放的影响. 结果表明:研究区内2条河流是温室气体的排放源,城区河流N₂O和CH₄的扩散排放通量和浮箱排放通量年均值均比郊区河流大1~2个量级, CO₂两种排放通量在城郊区2条河流的年均值相当. 苏州河N₂O、CO₂和CH₄扩散排放通量年均值分别为15.88、6 748.27和84.98 μmol/(m2·h);淀浦河分别为0.61、2 978.98和9.61 μmol/(m2·h). 苏州河N₂O、CO₂和CH₄浮箱排放通量年均值为15.77、4 041.61和6 721.08 μmol/(m2·h);淀浦河为0.60、1 214.77和59.58 μmol/(m2·h). 城市河流呈现出高氮负荷及缺氧的特征,是影响中心城区河流N₂O、CO₂和CH₄扩散排放通量偏高的重要因素. CH₄浮箱排放通量和扩散排放通量的差异显示,城市河流中的富碳氮缺氧环境条件有利于随机气泡排放的发生,增强了温室气体的排放.      

太湖藻型湖区CH4冒泡通量

冒泡是甲烷排放的主要途径之一,为量化太湖藻型湖区CH₄冒泡通量及其占总通量的比例,本研究采用静态箱-便携式温室气体自动分析仪方法对春、夏季太湖梅梁湾进行了多日连续观测.结果表明,太湖藻型湖区春、夏季CH₄冒泡通量均存在白天高于夜间的日变化特征.春、夏季CH₄冒泡通量分别为1.843、104.497nmol/（m²·s）,占总通量的比例分别为31.2%和68.6%,即冒泡是夏季CH₄排放的主要方式,而春季CH₄排放则以扩散为主.在小时及日尺度上,CH₄冒泡通量与温度（气温、表面水温和底泥温度）和气压显著相关,且随着温度升高、气压降低,CH₄冒泡排放分别呈指数增加和线性增加趋势.本研究可为准确估算太湖流域CH₄总排放量及明确我国湖泊对全球碳循环的贡献提供重要的基础数据.     

冬季黄渤海DMS、DMSP和CH4的分布及影响因素

于2017年12月~2018年1月现场测定了黄、渤海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）以及溶解甲烷（CH₄）的含量，对DMS、DMSP及CH₄的浓度分布和相互关系进行了研究.通过培养实验探究了DMSP降解对DMS和CH₄生成的影响，并估算了DMS及CH₄的海-气通量.结果表明，表层海水中DMS、DMSPd、DMSPp及CH₄的平均浓度分别为（1.39±1.21），（2.87±1.54），（5.59±4.64），（6.91±2.77）nmol/L.DMS、DMSP与Chl-a水平分布基本一致，均呈现近岸高、远海低的趋势.垂直分布上，DMS、DMSP浓度最大值均出现在浅水层，而CH₄浓度则随深度的增加而增大，至底层达到最大值.相关性分析表明，DMS、DMSPp与Chl-a存在显著的正相关关系，CH₄与DMSPd、DMSPp浓度均存在一定的正相关性（P<0.05）.培养实验结果表明，海水中本底DMSPd的浓度越高，DMS的生产速率越大.冬季黄、渤海DMS和CH₄海-气通量的平均值分别为（2.73±3.18），（8.14±7.68）μmol/（m²·d），表明冬季黄、渤海是大气中DMS、CH₄重要的源.     

高原湖泊溶解甲烷浓度空间异质性研究—以阳宗海秋季为例

以西南典型高原湖泊阳宗海为研究对象,于2020年11月应用新型快速水-气平衡装置(FaRAGE)及便携式温室气体分析仪,开展了表层水体和垂向剖面溶解CH4浓度的高分辨率监测,揭示了溶解CH4浓度空间分布特征及影响因素.结果表明,阳宗海表层水体溶解CH4浓度为0.02～0.97μmol/L,表现为大气甲烷的源.空间上呈现...     

中国淡水生态系统甲烷排放基本特征及研究进展

本文基于中国境内的湖泊、水库、河流等淡水系统CH₄排放研究的相关成果,对203个湖泊（595个样点）、46个水库（221个样点）、112条河流（441个样点）,总计1257个样点的CH₄通量数据进行统计分析,探讨了中国淡水系统（湖泊、水库、河流）CH₄排放的一般特征,总结了当前研究进展,并进一步估算和评估了中国淡水系统CH₄排放总量水平.结果表明：1）中国湖泊CH₄排放通量平均为（1.17±1.87） mg/（m²·h）,蒙新湖区（（3.84±0.57） mg/（m²·h））和东北湖区（（2.62±3.54） mg/（m²·h））较高,青藏湖区（（1.94±4.13） mg/（m²·h））次之,东部湖区（（0.81±0.90） mg/（m²·h））较低,云贵湖区（（0.19±0.26） mg/（m²·h））最低;湖泊CH₄排放通量呈显著的纬度模式,高纬度地区湖泊CH₄排放高于低纬度地区;2）水库CH₄排放通量（（1.25±1.78） mg/（m²·h））与湖泊相似,水库消落带较高的排放通量（（4.34±4.45）mg/（m²·h））对水库CH₄排放具有重要贡献;3）河流CH₄排放（（0.82±1.14） mg/（m²·h））略低于湖库,长江水系CH₄排放通量（（0.98±2.38） mg/（m²·h））和黄河水系（（0.85±0.75） mg/（m²·h））相近,高于海河水系（（0.54±0.93） mg/（m²·h））,辽河、珠江水系研究较少,数据变异性极大;4）受降水、温度、径流稀释等影响,淡水系统CH₄排放呈显著的季节变化,其中湖库排放夏季高于秋季,冬春季较低,而河流则春秋季高于夏冬季;5）基于外推法估算全国湖泊、水库、河流CH₄排放总量分别约为0.96,0.29,0.76Tg/a,相当于全国湿地系统排放的75%.由于较大的时空变异性以及监测数据分布的不均匀性,目前估算存在较大的不确定性,但淡水系统CH₄排放在全球气候变化中的贡献仍不容小觑.