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.     

种植杂交稻对甲烷排放的影响及评价

早、中、晚稻三季24h稻田甲烷监测结果表明,种植杂交稻没有明显增进福田甲烷排放的作用．甲烷释放总量在3个种植季节中,除连作晚稻的杂交稻田比常规稻田高11．6％外,早稻、单季稻杂交稻田分别低于常规稻田6．4％和8．9％．稻田甲烷每周日平均释放量在水稻生长前期（移栽后5～7周）杂交稻高于常规稻,孕穗至收获期杂交稻低于常规稻．温度对甲烷释放影响十分明显．在不同水稻种植季节,稻田甲烷释放模式各不相同．经测定,杂交稻田的土壤产甲烷细菌数量及土壤产甲烷潜力明显高于常规稻田,其中产甲烷细菌数可相差数倍至2个数量级．试验结果还表明,种植水稻明显增加了稻田甲烷排放量,与侵水稻田相比．植稻田甲烷排放量增加了41．4％．     

控制稻田甲烷排放的农业管理措施研究

１９９０～１９９２年连续３ａ,对北京和南京具有代表性稻田进行了甲烷排放通量测定。结果表明,甲烷排放日变化规律受土壤理化性质、农业管理措施、气候变化等影响而变化,在下午１５:００～１８:００出现高峰值￣(１－６),甲烷排放季节变化规律在分蘖期和孕穗期两次出现高峰。采取不同的农业管理措施对稻田甲烷排放的影响显著:间歇灌溉对烤田后的稻田能降低甲烷排放又可增加水稻产量;南方地区垅作栽培有利于减少冬水田甲烷排放,北方地区旱种可减少甲烷排放;有机肥能促进甲烷排放,稻田分蘖期和孕穗期施用硫酸铵和尿素能抑制甲烷排放。      

上海市稻田甲烷排放区域模拟研究

该研究采用CH_4MOD模型模拟了上海全市及各个区域不同水稻种植类型下的稻田甲烷排放,模拟结果显示:2011年,上海市稻田甲烷排放因子为277.15 kg/(hm~2·a),模拟结果得到的区域稻田甲烷排放因子与前人点位研究结果具有一致性;稻田甲烷排放量为2.94万t CH_4,折合61.75万t CO_2当量。按种植类型来分,"水稻+冬"二麦种植类型是最主要的排放源,其次为"水稻+绿肥"种植类型,两者排放占稻田甲烷排放总量的95%以上。按区域分布来看,崇明区、金山区以及市郊农场是最主要的排放源,三者占全市稻田排放总量的54.25%。     

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?      

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。     

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。      

炉渣与生物炭施加对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放影响

为了探究炉渣及生物炭施加处理对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放的影响,在福州某平原稻田中分别进行施加生物炭、炉渣、生物炭+炉渣3种处理,测定早、晚稻生长期稻田甲烷排放通量和可培养铁还原菌数量,并比较施加处理与不施加处理稻田土壤铁还原菌群落结构组成之间的差异.结果表明：废弃物施加能够改变稻田土壤铁还原菌数量,晚稻生物炭施加组的铁还原菌数量显著高于其他3组（P<0.05）;废弃物施加在一定程度上抑制了稻田土壤甲烷的排放,其中早稻混合施加组对甲烷排放的降低作用最为明显;福州平原稻田土壤中铁还原菌种类丰富,分布于10个门,其中厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门相对丰度占比之和大于95%.共鉴定出20个属,其中相对丰度较高的菌属为芽孢杆菌属（Bacillus）、厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）、梭状芽孢杆菌属（Clostridium）等10个属,占样品中已知铁还原菌属的62.07%~66.58%;生物炭和炉渣主要通过改变土壤pH值及含水量影响稻田土壤铁还原菌群落结构,混合施加的影响比单一施加更为显著;芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度与稻田土壤甲烷的排放通量呈显著负相关,是稻田中抑制甲烷产生与排放的主要铁还原菌属.     

“双碳”目标下我国甲烷排放控制制度的完善

甲烷是一种强效温室气体和短寿命气候污染物，减少甲烷排放是应对气候变化的重要内容。我国是甲烷排放大国，甲烷人为排放主要来自能源、农业和废弃物处理三大领域。目前，我国甲烷减排取得了一定的进展和成效，但仍然存在甲烷排放监管制度工具较少，监测、报告和核查制度不完善等问题。为实现“双碳”目标和应对气候变化，应尽快制定甲烷国家行动计划和应对气候变化法，明确甲烷排放控制部门职责并构建多元治理协同机制，充实甲烷排放监管制度工具，完善甲烷排放技术标准和控制措施，优化监测、报告和核查制度，健全甲烷排放控制的法律约束机制。     

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。     

大气中甲烷的化学行为

甲烷作为重要的温室气体,其化学行为日益引起人们的关注。稻田排放、牲畜排放和沼泽排放等是大气甲烷重要的源;与OH自由基的反应是其主要的汇。甲烷在大气中的浓度以每年1%的速度增长,其不仅影响气候的变化,而且引起大气中OH,O₃等浓度的变化,是非常重要的化学物种。      

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。      

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.     

北京地区林木、植被排放碳氢化合物的定性监测

为了研究大气中碳氢化合物的天然来源,采用封闭式采样和气相色谱法,对北京的主要树种(杨树、柳树、松树、柏树等)以及草地和稻田(在水稻生长旺期)进行了碳氢化合物的排放情况调查。发现北京的杨树、柳树、槐树(落叶乔木)主要排放异戊二烯化合物;松树、柏树(针叶林木)排放萜烯类化合物;草地和稻田排放甲烷等低碳化合物。以上结果与国外工作结论近似。      

中国农业系统甲烷排放量的初步估算

本文对中国１９９０年农业活动中的反刍动物，动物粪便及稻田甲烷排放进行了较详细的估算，为估算中国反刍动物ＣＨ４排放量，在中国动物能量系统及代表性动物类型生产特性的基础上计算了排放系统。１９０年反刍动物ＣＨ４排放为５．７９６Ｔｇ，约为全球动物排放量的７．２％。根据ＩＰＣＣ的国家温室气体排放清单编制指南、粪便管理方式和气候条件，对中国畜禽粪便ＣＨ４排放的计算表明：１９９０年畜禽粪便的ＣＨ４排放量为１．２     

甲烷排放源逆向轨迹反演模式研究

基于逆向轨迹计算和单点浓度连续观测资料建立了一个甲烷排放源的反演模式 .经系统调试表明模式具有正确反映边界层物理过程的能力 .在理想条件下 ,模式相当准确地反演出 1 0 0km水平范围内设定的排放源和分布 .用 9天的实际甲烷浓度连续观测资料对北京地区的排放源情况进行个例计算 ,获得主要源块的排放率在0 0 0 66～ 0 0 2 6mg/ (m2 ·s)范围内 ,与区域内的重要排放源 (稻田 )的排放情况相一致 .反演所得源块与区域内的稻田分布亦有一定的空间对应关系     

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.     

北京地区稻田上空甲烷浓度的监测

通过对北京地区稻田种植上空甲烷浓度持续２ａ的观测发现,该地区大气中１９９２和１９９３年甲烷的年平均浓度１．１６,１．１７μｇ／Ｌ,且季节性变化规律以及年际变化规律有比较的趋势,一年中当地上空甲烷的浓度呈明显的冬春低夏秋高的趋势,且夏季甲烷浓度的变化幅度比较大。该地区甲烷浓度的日变化趋势不明显。在水稻期内的７、８月莘,稻上空甲烷浓度和水稻甲烷排放速率有密切的关系,动态分析表明,该地区大气中甲烷浓度年