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。      

北京地区春季稻稻田甲烷排放的研究

观测不同农业管理条件下,北京地区春季稻稻田甲烷的排放通量。以当地农民所惯用的管理方式为代表,排放通量为８．７ｍｇ／（Ｍ＾２．ｈ）。甲烷排放有季节性变化,以分蘖期和扬花期为峰值,土壤氧化还原电位的变化与甲烷排放有很好的相关性,施用过量的有机肥会增加排放,采用科学的间歇灌溉方式可以增产并降低甲烷的排放旱直播技术虽可大大降低甲烷和但影响水稻产量,有待进一步的研究。     

节水灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响

基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响.结果表明,控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH4排放高峰主要出现在下午13∶00,淹水处理CH4排放峰值在1 d中各个时刻的出现具有一定的随机性.控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10 d.所以,控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH4排放的影响至关重要.控制灌溉水稻全生育期的稻田CH4排放总量为24.46 g·m-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7.96 mg·(m2·h)-1,但返青期和分蘖前期的CH4平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田.     

节水灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响

基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH₄排放规律的影响.结果表明,控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH₄排放高峰主要出现在下午13:00,淹水处理CH₄排放峰值在1 d中各个时刻的出现具有一定的随机性.控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10 d.所以,控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH₄排放的影响至关重要.控制灌溉水稻全生育期的稻田CH₄排放总量为24.46 g·m^-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7.96 mg·(m²·h)^-1,但返青期和分蘖前期的CH₄平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田.     

稻田甲烷排放及其生态效益提高途径的探讨

甲烷被认为是仅次于ＣＯ＿２的具有温室效应的气体．在农业生态系统中，稻田是甲烷的主要来源．讨论稻田甲烷排放量、排放机制，提出减少稻田甲烷排放的控制措施，对控制稻田生态效益提供依据．此外，本文结合稻田生态效益提高途径进行科学认识．     

稻鸭复合系统的温室气体排放及其温室效应

利用密闭箱技术和碱液吸收法.通过田间试验研究了稻鸭复合系统土壤CH4、N2O和CO2的排放规律及其温室效应.结果表明:①在水稻生长期间,CH4分别在分蘖期和抽穗期出现2个排放高峰.平均排放通量养鸭处理为(7.68±0.74)mg·m-2·h-1.常规淹水稻田(对照)为(9.53±0.40)mg·m-2·h-1;N2O排放通量呈现出在稻田淹水期间保持较低值,在稻田落干后迅速升高的趋势,平均排放通量养鸭处理为(0.092±0.073)mg·m-2·h-1,对照为(0.082±0.074)mg·m-2·h-1;而CO2的排放则在分蘖期和成熟期田面水逐渐落干后呈现2个排放峰,养鸭处理和对照的平均排放通量分别为(121.20±4.21)mg·m-2·h-1和(107.53±3.92)mg·m-2·h-1.②稻田养鸭显著地降低了CH4的排放.水稻整个生育期间排放量为18.41 g.m-2,比对照减少19.3%;而显著地提高了N2O的排放,整个生育期间排放量为0.2 g·m-2,比对照增加了10%;养鸭稻田土壤CO2的总排放量为273.66 g·m-2,对照为245.73 g·m-2,两者之间没有显著性的差异.③CH4是引起稻田温室气体综合温室效应的主体,其贡献率在60%左右,相对于常规稻作,稻田养鸭能有效降低甲烷的温室效应,使其温室气体的综合温室效应显著降低.说明在中国南部稻鸭共作是一个减缓全球温室效应的可行措施.     

稻田CH4的排放及其影响因素研究进展

本文简单介绍了稻田土壤CH4排放研究的进展情况.总结了稻田土壤中CH4的产生是在产甲烷细菌的作用下,通过两种反应完成的.甲烷产生与排放的主要因素包括土壤特性和农业管理措施(肥水措施、作物类型);并提出了今后我国稻田甲烷排放研究应加强的几个方面.     

稻田CH4的排放及其影响因素研究进展

本文简单介绍了稻田土壤CH4排放研究的进展情况。总结了稻田土壤中CH4的产生是在产甲烷细菌的作用下，通过两种反应完成的。甲烷产生与排放的主要因素包括土壤特性和农业管理措施（肥水措施、作物类型）；并提出了今后我国稻田甲烷排放研究应加强的几个方面。     

增氧对不同秸秆还田稻田田面水养分动态及温室气体排放的影响

秸秆还田对于改善土壤结构、培肥土壤和提高农作物产量与品质有着重要意义,但秸秆还田会增加甲烷排放和面源污染物排放等环境风险,如何减少秸秆还田带来的负面效应是亟需解决的难题.系统比较了增氧对不同碳氮比秸秆还田稻田水稻生长期内田面水碳氮含量和温室气体排放的影响.结果表明,不同秸秆还田均明显增加了稻田田面水中化学需氧量(COD),虽略微降低了N₂O排放,但显著促进了稻田甲烷的排放和全球增温潜势,大小表现为：麦秸还田>油菜秸秆>蚕豆秸秆还田;秸秆还田处理提高了水稻产量,但统计未达显著水平.增氧处理不显著影响水稻产量,使秸秆还田后田面水COD降低15%～32%,稻田甲烷排放显著降低10.4%～24.8%,稻田GWP显著降低9.7%～24.4%,其中麦秸还田处理下增氧效果最佳.结果发现增氧措施在秸秆还田稻田尤其是麦秸还田稻田温室气体减排与降低COD排放风险中的潜在作用及其应用可能性.     

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?      

Characteristics of methane emission from wetland rice–duck complex ecosystem

The effects of rice–duck complex ecosystem on methane emission were investigated through two experimental approaches of plot and field experiments in subtropical region of China. Compared with conventional rice fields, the rice–duck ecological planting and breeding model significantly decreased the methane emission from paddy fields. Methane emission flux from rice–duck complex ecosystem presented distinct diurnal and seasonal variations. The diurnal variation in methane emission flux was basically consistent with daily temperature change, and methane emission flux reached a peak from 12 noon to 2 p.m. But the seasonal variation patterns of methane emission flux were not completely consistent between early rice and late rice. The peak of methane emission flux for early rice and late rice, respectively, appeared in the young panicle differentiation stage and the full tillering stage. Moreover, the seasonal fluctuation range of methane emission flux from early rice was smaller than that from late rice, and the total amount of methane emission from late rice also significantly higher than that from early rice. These results clearly indicate the possibility of reducing methane emission under wetland rice–duck complex ecosystem.     

覆草旱作稻田CH4和N2O的排放

通过田间试验比较水稻覆草旱作常规施氮肥、覆草旱作推荐施氮肥和常规水作水稻全生育期内稻田土壤微量气体的排放.结果表明,旱作稻田N2O排放总量比水作稻田高1.5~3.7倍,在旱作覆草处理中常规施肥N2O排放较推荐施肥高2.4倍.水作稻田CH4排放总量比旱作稻田多5~6倍,而两旱作处理间差异不显著.水作稻田CH4的排放与水稻生育期关系密切,以分蘖盛期的2.2mg/(m2h)为最大;旱作稻田CH4的排放与施氮关系不明显.施氮是影响旱作稻田N2O排放的关键因素,每次施氮后,旱作稻田均会出现剧烈的排放高峰.水稻不同栽培方式的增温潜势的高低顺序为:覆草旱作常规施氮肥>常规水作>覆草旱作推荐施氮肥.     

Effect of application of ammonium thiosulphate on production and emission of methane in a tropical rice soil

Agricultural sources of atmospheric methane include flooded rice (Oryza sativa L.) paddies. However, certain soil nutrient management and cultural practices offer opportunities to reduce methane emissions. The effect of application of ammonium thiosulphate, a potential source of nitrogen and sulphur and also an inhibitor of nitrification and urease on methane production and emission from flooded alluvial (Typic Haplaquept) rice soil in India, was examined. Methane production and emission from control and urea-amended soil samples were almost identical. Application of ammonium thiosulphate to laboratory-incubated flooded soil (30 and 60 μg N g⁻¹ soil) and flooded rice fields (45.6 and 60 kg N ha⁻¹) effected a distinct inhibition of methane production and emission. Ammonium thiosulphate stimulated the population of sulphate-reducing bacteria (SRB) to a greater extent at 60 μg N g⁻¹ soil than at 30 μg N g⁻¹ soil. In ammonium thiosulphate-applied rice field plots, mean methane efflux decreased by about 38 and 60% at 45.6 and 60 kg N ha⁻¹, respectively, over that of control. Inhibition of methane production by ammonium thiosulphate is, at least in part, due to the stimulation of SRB. Results suggest the mitigation potential of ammonium thiosulphate on methane emission from flooded rice paddies.     

准好氧填埋场作业台阶表面CH_4气体的释放通量研究

采用静态通量箱/气相色谱法对河北某准好氧填埋场不同填埋龄作业台阶表面CH4气体的释放通量进行了测定。结果表明,准好氧填埋场作业台阶表面CH4气体的释放通量存在较大差异,其最大值和最小值分别为215.51和0.13g/(m2.d)。各填埋作业区中越靠近导气管的区域CH4气体释放量越大,而相同填埋作业区上午、中午和下午释放的CH4气体通量差异相对较小,但呈下午>中午>上午的趋势。填埋龄为8,12,16和20个月的各填埋作业区中CH4气体的平均释放通量分别为4.79,21.15,81.04和7.44g/(m2.d),并随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,在填埋16个月左右达到其释放高峰。此外,准好氧填埋场不同填埋龄作业区表面的CH4气体释放通量随着距离导气管距离的增加呈指数函数递减。     

运行微生物燃料电池减排稻田土壤甲烷的研究

为了研究稻秆还田条件下运行微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)是否能有效减排稻田甲烷,本研究将添加质量分数0.5%稻秆的土壤装入MFCs反应器,淹水并种植水稻后运行MFCs.待水稻经历苗期、分蘗期、晒田期、灌浆期和成熟期共98 d后,停止MFCs运行.在MFCs运行过程中实时连续记录电压,每周一次采用静态箱法搜集并检测反应器的甲烷排放通量.结果表明,MFCs电流在分蘗期逐步升高并达到峰值,并且运行MFCs显著降低添加稻秆土壤在苗期和分蘗期的甲烷累积排放通量.原因可能与产电菌和产甲烷菌竞争有机底物有关.MFCs运行98 d后,水稻株高、地上和地下部分生物量,以及产量未受显著影响.本研究为稻田CH_4减排提供了一种潜在的绿色可持续的技术.     

中国草地N2O通量日变化观测对比研究

研究分析了我国20世纪90年代以来科学工作者利用静态箱-气相色谱法对内蒙古呼伦贝尔草原和锡林郭勒草原、青藏高寒草原等不同草原类型所开展的日变化通量观测数据并进行了对比分析研究.结果表明:我国草地N2O通量的日变化规律明显,日变化形式呈多峰型,我国草地均表现为N2O排放源,日均通量的对比顺序是:贝加尔针茅草甸草原>羊草草甸草原>羊草典型草原>高寒草甸[(42.82±15.96)>(29.17±13.03)>(4.91±2.12)>(0.89±0.67)μg/(m2?h)];10:00~14:00和夜间0:00左右所观测的N2O通量均可代表当日平均通量;夜间N2O的排放对整个日通量有重要贡献,其排放量占到全日排放总量的46%以上,草地夜间N2O的排放通量应该受到重视.另外,本文讨论了水分和温度作为主要环境因子对N2O通量日变化的影响,以及不同植被类型和人类活动(放牧和刈割)对N2O通量的日变化的影响.     

Modeling the impact of mitigation options on methane abatement from rice fields

The enhanced concentration of methane (CH₄) in the atmosphere is significantly responsible for the ominous threat of global warming. Rice (Oryza) paddies are one of the largest anthropogenic sources of atmospheric CH₄. Abatement strategies for mitigating CH₄ emissions from rice fields offer an avenue to reduce the global atmospheric burden of methane and hence the associated menace of climate change. Projections on population growth suggest that world rice production must increase to meet the population’s food energy demand. In this scenario, those mitigation options are advocated which address both the objectives of methane mitigation and increased production of rice simultaneously. In this paper, we have formulated a nonlinear mathematical model to investigate the effectiveness and limitations of such options in reducing and stabilizing the atmospheric concentration of CH₄ while increasing rice yield. In modeling process, it is assumed that implementation rate of mitigation options is proportional to the enhanced concentration of atmospheric CH₄ due to rice fields. Model analysis reveals that implementation of mitigation options not always provides “win-win” outcome. Conditions under which these options reduce and stabilize CH₄ emission from rice fields have been derived. These conditions are useful in devising strategies for effective abatement of CH₄ emission from rice fields along with sustainable increase in rice yield. The analysis also shows that CH₄ abatement highly depends on efficiencies of mitigation options to mitigate CH₄ emission and improve rice production as well as on the implementation rate of mitigation options. Numerical simulation is carried out to verify theoretical findings.