江汉平原不同稻作模式下温室气体排放特征

采用静态箱-气相色谱法在江汉平原开展早稻、晚稻、中稻、虾稻和再生稻5种稻作类型温室气体排放监测试验,研究不同稻作模式下稻田CH₄和N₂O排放特征、总增温潜势及温室气体排放强度,为准确评估稻田生态系统温室气体排放提供参考依据。结果表明:CH₄排放集中在水稻前期淹水阶段,排放峰值最高为虾稻（85.7 mg·m-2·h-1）,较其他稻作模式高71.7%~191.5%。N₂O排放峰值主要出现于中期晒田和施肥阶段,排放峰值最高为再生稻（1100.7 μg·m-2·h-1）,较其他稻作模式高16.8%~654.9%。CH₄累积排放量从大到小依次为虾稻、再生稻、早稻、晚稻、中稻;N₂O累积排放量从大到小依次为再生稻、早稻、晚稻、中稻、虾稻;总增温潜势从大到小依次为虾稻、再生稻、早稻、晚稻、中稻;温室气体排放强度从大到小依次为虾稻、早稻、再生稻、晚稻、中稻。CH₄排放占比为82.9%~99.0%,稻虾田高排放主要原因为持续淹水时间长、秸秆还田和饲料投入,探究该模式CH₄减排举措最为关键;中稻由于水旱轮作,稻田温室气体排放最低,可作为低碳减排的主要稻作类型。     

中国CH_4排放量的估算

1987—1989年用自动连续采样分析设备对杭州地区的稻田CH_4排放进行了三年连续观测,1988—1990年用定期采样、分析方法对四川乐山地区的稻田CH_4排放进行了三年观测.发现稻田CH_4排放率有很大的日变化、季节变化和年际变化,这些变化主要是由土壤特性、水稻生长状况以及气象条件的变化造成的.不同地区稻田CH_4排放率差别很大,变化规律也不同,这种差别主要是由土壤特性,水稻品种及气候条件的差别造成的.根据现有观测资料,估计中国稻田CH_4年排放总量为17×10~(12)g.对沼气池的CH_4泄漏进行了三年系统观测研究,发现沼气池泄漏变化范围很大,但泄漏量总起来都很小,中国1000万个沼气池不构成大气CH_4的重要源.根据沼气池的泄漏估计了农村堆肥的CH_4排放量为3.2×10~(12)g/a;根据城市、稻田附近和沙漠地区大气CH_4浓度的测量结果推算了城市CH_4排放量;根据反刍动物消耗食物总量估计了反刍家畜的CH_4排放量;根据瓦斯排放资料估计了煤矿CH_4排放量;根据文献资料估计了中国天然湿地的CH_4排放量.最后估计了中国各种源的CH_4排放总量及未来变化趋势.1988年中国CH_4排放总量为40×10~(12)g,其中一半以上来自稻田.2000年中国CH_4排放总量可达45×10~(12)g,主要是反刍动物和煤矿排放量增加.     

稻田甲烷排放的初级模式

本文建立了一个区域尺度稻田生态系统CH4排放的初步模式，该模式能从理论上反映稻田CH4产生、传输与排放的机理，并提供了一种估计不同区域气候和土壤条件下稻田生态系统CH4排放总量的有效方法。模式主要包括三个部分:水稻的生长、土壤有机物的分解和CH4的产生、传输及排放过程。模式分别模拟了早稻和晚稻CH4的排放，模拟结果与实测比较接近，CH4的季平均排放量，模拟值与实测值的偏差在10% 左右。模式的敏感性实验表明，温度是稻田CH4排放规律的主要控制因子。     

江西省冬水田休闲期甲烷排放研究

利用85个气象站的观测资料和14个农业气象观测站水稻生育期资料,以及第二次土壤普查数据,基于气温与冬水田休闲期甲烷排放通量的指数关系模型,分析了江西省2000—2013年冬水田休闲期甲烷排放因子和排放量的时空分布特征。结果表明:1)江西省冬水田甲烷排放因子无显著的上升趋势;2)江西省冬水田休闲期甲烷排放平均通量为7.66 mg/(m2·h),平均年排放因子为406.5 kg/hm2,其中2007年排放通量为1.214×105 t,占稻田甲烷排放的12.4%;3)吉安、赣州、抚州、上饶和宜春市是江西省冬水田休闲期甲烷排放的主要地区,累计约占全省排放量的75.0%;4)各设区市冬水田休闲期甲烷排放量主要决定于各地水田面积的大小,赣州市除外。     

广东四大区域污染过程历史案例库的建立分析

将广东省划分为粤东、粤西、粤北、珠三角4大区域,利用广东省101个环保国控站点2014—2016年期间的AQI 6要素在对"区域污染过程"进行定义的基础上,分区域统计污染天气过程,并对影响天气型进行归类分析。结果表明:2014—2016年期间广东省出现的区域污染过程频次各区累计:珠三角47次、粤北22次、粤东17次、粤西13次。PM_(2.5)区域污染过程累计:珠三角25次、粤北15次、粤东11次、粤西10次;O_3区域污染过程累计:珠三角28次、粤北7次、粤东6次、粤西5次;NO_2区域污染过程集中在珠三角共计19次。影响天气型归类为珠三角和粤北、粤东、粤西等非珠三角PM_(2.5)易污染型中冷高压出海形势均占比超50%;O_3易污染型中单纯副高、单纯台风外围及两者叠加形势珠三角占比超60%,非珠三角占比超80%;珠三角NO_2易污染型中冷高出海型占比近70%。     

稻田土壤中甲烷产生率的实验研究

本实验旨在研究稻田土壤中甲烷产生率对稻田CH_4排放的影响.观测结果表明:土壤各深度的甲烷产生率有很大的变化范围(1—4639ng·h~(-1)·g~(-1)d.w.).主要的甲烷产生区域是7—17cm深的土壤层,其中以13cm深的土壤层上的生成速率最大.土壤中甲烷产生率与稻田CH_4排放率在水稻生长的某些阶段有较好的相关性,但它的季节变化却不能与排放的季节变化完全耦合.在水稻生长期,土壤中甲烷产生率随时间而增大,并在8月份水稻收割前达到最大,其日平均值在38—767 ng·h~(-1)·g~(-1)d.w.间变动.稻田土壤中甲烷产生率也存在日变化,一般在下午达到最大值,但却没有发现它与土壤温度有明显的相关关系.在不同施肥及水稻品种的稻田土壤中也观测到不同的甲烷产生率.在土壤中产生的甲烷最多只有28.8％被排放到大气中,而其余多于71.2％的则被氧化在土壤中.     

中国废水处理甲烷排放特征和减排潜力分析

废弃物处理温室气体排放的主要排放源之一为废水（生活污水和工业废水）处理CH₄排放。根据统计资料和IPCC提供的方法,选择适合中国的排放因子,分析了中国废水处理2005-2010年的CH₄排放特征和2000-2010年CH₄产生的各驱动因子。并且根据中国的实际情况预测和分析了中国废水处理CH₄排放趋势和排放潜力。结果显示：2010年中国生活污水处理CH₄排放量为61.10万t,工业废水处理的CH₄排放量为162.37万t,造纸等八大行业CH₄排放量达到总CH₄排放量的92%以上,2005-2010年的CH₄排放量逐年增加;到2020年在减排情景下,生活污水处理CH₄排放量为101.36万t,减排潜力为7.63万t,比2010年排放量增加了66%;工业废水处理CH₄排放量233.93万t,减排潜力为25.99万t,比2010年排放量增加了44%。     

我国华中地区稻田甲烷排放特征

本文主要讨论地处我国华中水稻生态区的湖南红壤稻田的CH4排放特征。稻田CH4排放的日变化都有一致的规律，即在下午16:00左右出现最大值；CH4排放的日变化幅度与天气条件和水稻植物体有关；CH4排放的日变化与温度日变化的相关性很好（R>0.90）。早稻和晚稻的CH4排放季节变化规律有明显的差别，这主要是由于早、晚稻水稻生长期间的天气特别是空气温度变化的差异引起的，早稻CH4排放率在水稻生长中期（6月）略大，而晚稻在水稻移栽后几天内CH4排放就达到整个季节中的最大值，以后随时间逐渐降低；缺水会使CH4排放率明显降低，而且在重新灌水后相当长时间内CH4排放率没有回升；CH4排放在全有机肥的田中最大，然后依次是常规施肥、全沼渣肥及化肥田；尿素、氯化钾和复合肥的多施可降低稻田CH4排放率；不同施肥田中CH4排放率的温度效应不同；施肥是控制CH4排放的一种可行手段；在整个晚稻生长季节中瞬时CH4排放率与瞬时温度呈明显的指数关系；在1991年双季水稻生长季节中，稻田中CH4的排放量为67.96 g·m-2，其中早稻的CH4排放率为0.36 g·m-2·d-1，晚稻为0.48 g·m-2·d-1。     

基于排放源的中国城市垃圾填埋场甲烷排放研究

利用全国垃圾填埋场的点源数据,基于实际调研和实验室分析建立中国不同区域、不同规模、不同填埋时间的排放因子矩阵,采用IPCC推荐的一级降解动力学（FOD）方法自下而上地核算了中国2107个垃圾填埋场在2007年的甲烷（CH₄）排放量。针对不同区域和类型的填埋场,分别就城市垃圾组分、可降解有机碳、CH₄修正因子、CH₄氧化系数、填埋场CH₄收集率等进行了深入研究。结果显示,中国2007年填埋场CH₄排放量为118.61万t,与《中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报》2005年填埋场排放量（220万t）差异较大,其主要原因是城市垃圾填埋场统计数据的差异,例如填埋场个数及垃圾填埋量。中国绝大部分填埋场CH₄年排放量在700 t以下,超过1000 t的有279个,超过1万t的仅10个。江苏省的CH₄排放量最高,达到9.87万t;西藏的排放量最小,仅为0.21万t。东部江苏、广东、浙江等省的整体排放量较高,西部地区西藏、宁夏、青海等地的排放水平较低。     

1955-2005年中国稻田甲烷排放估算

 将稻田甲烷排放模型CH4MOD和GIS空间化数据库结合,模拟估计了中国大陆1955-2005年水稻生长季稻田甲烷排放量。结果表明：中国稻田甲烷排放总体呈增加趋势,1960年代、1970年代、1980年代和1990年代年均排放量分别为（3.18±0.53）、（4.71±0.27）、（5.22±0.24）和（5.79±0.34）Tg,2000-2005年平均排放量为（6.25±0.36） Tg。1960-1975年增加最快,速率为0.167 Tg/a;自1970年代中期开始增加速率减缓,为0.054 Tg/a。中国稻田甲烷排放高值区主要分布在湖南、湖北、江西、广东、广西、江苏和安徽省,约占全国稻田甲烷排放总量的73.2%。自1980年代初以来,东北三省稻田甲烷排放增加显著,这主要归因于该区水稻种植面积的迅速扩大。     

广东高温热浪致人体健康风险区划

本文采用国际上通用的自然灾害风险概念和分析方法,从高温热浪致人体健康风险的构成出发,分别构建了广东省高温热浪危险性指数、暴露度指数和承灾体脆弱性指数（含敏感性指数和适应性指数）,在定量化的风险指数基础上尝试进行风险区划研究。结果表明：高危险性区域位于广东东北部、西北部以及中部偏西地区,低危险性区域主要分布在沿海地区;人体健康高敏感性区域主要位于粤北和粤西,珠三角及粤东南沿海地区敏感性相对较低;适应性较高区域主要分布在珠三角地区,其他地区适应性较低,粤东和西南部分地区适应性最低;风险较高区域主要集中在粤东、粤西北和中部偏西及雷州半岛南部地区,风险较低区域主要在珠江三角洲及其以西沿海地区。该风险指数能较好地反映广东省高温热浪致人体健康风险的分布状况。     

稻田CH4排放的农业气象数值模拟研究

在美国DNDC模式基础上, 综合气象学、农业气象学及生态学最新研究进展, 将作物生长、碳氮循环及CH₄排放有机耦合, 建立了一个CH₄排放数值模式, 模式通过了相关显著性检验。利用模式重点分析了气象因子对稻田CH₄排放的影响状况, 数值分析表明, 当仅考虑气象条件影响时: (1) 不同地区不同生长季节的CH₄排放量均与相应生长期的平均气温成正相关关系; (2) 功率谱分析表明稻田CH₄排放存在4~5年周期变化, 与相应生长季节的平均温度年际变化规律相一致; (3) CH₄排放量年际之间变化趋势与生长季平均气温变化趋势基本一致。利用数值计算结果, 给出了杭州及昌德地区早稻、晚稻CH₄简易统计模式, 为应用模型监测并调控农田生态系统中的CH₄排放奠定了基础。     

华东稻田CH4和N2O排放

稻田CH4和N2O排放的季节变化规律完全不同，两者的排放通量随土壤水分条件变化而互为消长，但它们的日变化形式则比较一致。晴天时的CH4和N2O排放日变化规律明显，主要表现为下午单峰模态，有时CH4排放夜间出现一个次峰。CH4和N2O排放总量因肥料类型而不同，堆肥加尿素处理比NH4HCO3处理少排放N2O 30%，多排放CH4 12%。     

Carbon dioxide, methane, and nitrous oxide emissions from a rice-wheat rotation as affected by crop residue incorporation and temperature

Field measurements were made from June 2001 to May 2002 to evaluate the effect of crop residue application and temperature on CO2, CH4, and N2O emissions within an entire rice-wheat rotation season.Rapeseed cake and wheat straw were incorporated into the soil at a rate of 2.25 t hm-2 when the rice crop was transplanted in June 2001. Compared with the control, the incorporation of rapeseed cake enhanced the emissions of CO2, CH4, and N2O in the rice-growing season by 12.3%, 252.3%, and 17.5%,respectively, while no further effect was held on the emissions of CO2 and N2O in the following wheatgrowing season. The incorporation of wheat straw enhanced the emissions of CO2 and CH4 by 7.1%and 249.6%, respectively, but reduced the N2O emission by 18.8% in the rice-growing season. Significant reductions of 17.8% for the CO2 and of 12.9% for the N2O emission were observed in the following wheatgrowing season. A positive correlation existed between the emissions of N2O and CO2 (R2 = 0.445, n =73, p ＜ 0.001) from the rice-growing season when N2O was emitted. A trade-off relationship between the emissions of CH4 and N2O was found in the rice-growing season. The CH4 emission was significantly correlated with the CO2 emission for the period from rice transplantation to field drainage, but not for the entire rice-growing season. In addition, air temperature was found to regulate the CO2 emissions from the non-waterlogged period over the entire rice-wheat rotation season and the N2O emissions from the nonwaterlogged period of the rice-growing season, which can be quantitatively described by an exponential function. The temperature coefficient (Q10) was then evaluated to be 2.3±0.2 for the CO2 emission and 3.9±0.4 for the N2O emission, respectively.     

Methane and Nitrous Oxide Emissions from Three Paddy Rice Based Cultivation Systems in Southwest China

To understand methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions from permanently flooded rice paddy fields and to develop mitigation options, a field experiment was conducted in situ for two years (from late 2002 to early 2005) in three rice-based cultivation systems, which are a permanently flooded rice field cultivated with a single time and followed by a non-rice season (PF), a rice-wheat rotation system (RW) and a rice-rapeseed rotation system (RR) in a hilly area in Southwest China. The results showed that the total CH4 emissions from PF were 646.3±52.1 and 215.0±45.4 kg CH4 hm-2 during the rice-growing period and non-rice period, respectively. Both values were much lower than many previous reports from similar regions in Southwest China. The CH4 emissions in the rice-growing season were more intensive in PF, as compared to RW and RR. Only 33% of the total annual CH4 emission in PF occurred in the non-rice season, though the duration of this season is two times longer than the rice season. The annual mean N2O flux in PF was 4.5±0.6 kg N2O hm-2 yr-1. The N2O emission in the rice-growing season was also more intensive than in the non-rice season, with only 16% of the total annual emission occurring in the non-rice season. The amounts of N2O emission in PF were ignorable compared to the CH4 emission in terms of the global warming potential (GWP). Changing PF to RW or RR not only eliminated CH4 emissions in the non-rice season, but also substantially reduced the CH4 emission during the following rice-growing period (ca. 58%, P<0.05). However, this change in cultivation system substantially increased N2O emissions, especially in the non-rice season, by a factor of 3.7 to 4.5. On the 100-year horizon, the integrated GWP of total annual CH4 and N2O emissions satisfies PF>>RR≈RW. The GWP of PF is higher than that of RW and RR by a factor of 2.6 and 2.7, respectively. Of the total GWP of CH4 and N2O emissions, CH4 emission contributed to 93%, 65% and 59% in PF, RW and RR, respectively. These results suggest that changing PF to RW and RR can substantially reduce not only CH4 emission but also the total GWP of the CH4 and N2O emissions.     

Modeling Methane Emissions from Paddy Rice Fields under Elevated Atmospheric Carbon Dioxide Conditions

Methane(CH4 ) emissions from paddy rice fields substantially contribute to the dramatic increase of this greenhouse gas in the atmosphere.Due to great concern about climate change,it is necessary to predict the effects of the dramatic increase in atmospheric carbon dioxide(CO2 ) on CH4 emissions from paddy rice fields.CH4MOD 1.0 is the most widely validated model for simulating CH4 emissions from paddy rice fields exposed to ambient CO2(hereinafter referred to as aCO2 ).We upgraded the model to CH4MOD 2.0 b...     

基于小时降水资料研究广东省降水分布特征

基于2001-2018年广东省86个国家自动气象站逐小时降水资料,分析了广东省不同历时降水的时空分布特征.结果表明：1）除粤北山区外,基本符合年均降水时数越多,累积降水量越大的规律.年均小时降水强度从南部沿海向北部内陆呈减弱趋势.2）汛期降水事件以短历时为主,占全年降水事件65.3%;累积降水量上,长历时降水量占汛期56.7%.前汛期短历时降水多发生在粤西;中历时降水多发生在珠三角两侧和粤西北地区;长历时降水多发生在粤东和粤北地区.后汛期短历时降水多发生在内陆,出现频次自西北向东南递减;中历时降水分布不均;长历时降水多发生在沿海.3）汛期降水时数日变化呈双峰型变化特征,小时降水强度日变化呈单峰型变化特征.小时降水强度峰值易出现在下午的站点多分布在内陆,小时降水强度峰值易出现在下半夜至上午时段的站点则多分布在沿海、部分山区和珠三角地区.     

不同施肥处理下双季稻田CH4和N2O排放的全年观测研究

选取湖南典型红壤双季稻田为研究对象,采用静态箱—气相色谱法对不施肥对照(CK)、常规施化肥(NPK)、新鲜稻草与化肥配施(RS+ NPK1)、菌渣与化肥配施(MR+ NPK1)、新鲜牛粪与化肥配施(CD+NPK2)和沼渣与化肥配施(BD+NPK2)等6个处理的CH4和N2O排放通量进行为期一年的观测(早稻、晚稻和休闲期...     

Effect of methane emission increases in East Asia on atmospheric circulation and ozone

We used a fully coupled chemistry–climate model(version 3 of the Whole Atmosphere Community Climate Model,WACCM3) to investigate the effect of methane(CH4) emission increases,especially in East Asia and North America,on atmospheric temperature,circulation and ozone(O3). We show that CH4 emission increases strengthen westerly winds in the Northern Hemisphere midlatitudes,accelerate the Brewer–Dobson(BD) circulation,and cause an increase in the mass flux across the tropopause. However,the BD circulation in the tropics between 10?S and 10?N at 100 h Pa weakens as CH4 emissions increase in East Asia and strengthens when CH4 emissions increase in North America. When CH4 emissions are increased by 50% in East Asia and 15% globally,the stratospheric temperature cools by up to 0.15 K,and the stratospheric O3 increases by 45 ppbv and 60 ppbv,respectively. A 50% increase of CH4 emissions in North America(with an amplitude of stratospheric O3 increases by 60 ppbv) has a greater influence on the stratospheric O3 than the same CH4 emissions increase in East Asia. CH4 emission increases in East Asia and North America reduce the concentration of tropospheric hydroxyl radicals(4% and 2%,respectively) and increase the concentration of mid-tropospheric O3(5% and 4%,respectively) in the Northern Hemisphere midlatitudes. When CH4 emissions increase in East Asia,the increase in the tropospheric O3 concentration is largest in August. When CH4 emissions increase in North America,the increase in the O3 concentration is largest in July in the mid-troposphere,and in April in the upper troposphere.