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。     

成都平原稻田甲烷排放的实验研究

根据1996～1999年四个稻季的观测资料,分析了成都平原单季稻甲烷排放的季节变化和年际变化特征.结果表明:在水稻生长季节甲烷排放通量变化很大,在分蘖期和成熟期一般会出现峰值.年际间的通量变化也很大,其年均排放通量的变化范围在2.35～33.95mg m-2 h-1之间.4年的平均排放通量为12 mg m-2 h-1,与四川乐山的7年平均值30mg m-2 h-1相比,存在着明显的地区差异.同时分析讨论了温度、施肥、水稻品种、土壤氧化还原电位(Eh)以及稻田水位等诸多因素对稻田甲烷排放的影响.结果表明:在成都平原水稻生长季节的平均气温对CH4的平均排放通量影响不大;而气温对CH4排放的日变化有相对重要的影响,但气温对甲烷排放日变化的影响与水稻植物体的生长阶段有关;发现了水稻植物体(根、茎、叶)重量对CH4排放的重要作用.讨论了合理使用肥料和施肥量,控制水位和Eh值对稻田CH4的减排作用,提出优化组合诸影响因子,以充分发挥其减排潜力.     

中国南京与美国德克萨斯稻田甲烷排放的比较(英文)

稻田甲烷排放试验分别在南京与德克萨斯水稻生长季实施，观测期内测定甲烷排放通量、上壤温度和水稻生物量。结果表明：南京稻田土镶温度的季节性变幅为１５．３℃，甲烷排放通量与土壤温度成非线性正相关而与水稻生物量无关；德克萨斯稻田土壤温度的季节性变幅为的２．９℃，甲烷排放通量与土壤温度无关而与水稻生物量成线性正相关。由此得出结论：在持续淹水和无外源有机碳施加的条件下，土壤温度变幅大的地区驱动稻田甲烷排放季节性变化的关键因子为土壤温度，土壤温度变幅小的地区其关键驱动因子则为水稻的生长量。     

稻田甲烷排放及产生、转化、输送机理

通过对中国五大水稻产区稻田甲烷排放的多年观测实验,描述了稻田甲烷排放的时空变化规律及特征并分析研究了其形成机理。稻田甲烷排放的日变化有四种类型,甲烷的传输效率是日变化形成的主要因素。稻田甲烷土壤中排放率的季节变化型式在不同的地区是不同的,这取决于气温变化、水稻品种、施肥及水管理等不同因素。甲烷产生主要发生在稻田土壤耕作还原层（2～20 cm）,氧化主要发生在水土交界面的氧化层和根部氧化膜,并受多种因子的影响。土壤中的甲烷通过三个路径向大气排放,不同时期三个路径在甲烷传输中的相对重要性不同。施用化肥和沼渣肥可以降低土壤中甲烷的产生和排放,而有机肥会增加土壤中甲烷的产生和排放。中国的稻田每年向大气中排放9.67～12.66百万吨甲烷,全球稻田甲烷的总排放量约为35～56 Tg/a。     

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。     

广东清远早、晚稻稻田甲烷排放的观测研究

分析了2003、2004年广东省清远市郊区早、晚稻稻田甲烷（CH4）的排放通量，结果表明：广东清远早、晚稻稻田CH4排放通量的几何平均值2003年为4，38mg·m^-2·h^-1和6．09mg·m^-2·h^-1；2004年为5．17mg·m^-2·h^-1和8．3mg·m^-2·h^-1，土壤有机质含量是造成2003和2004年CH4排放差异的原因之一。水稻品种的不同，CH4排放通量也有所不同，实验表明，水稻品种“七丝尖”的排放通量比品种“金优99”高1．08mg·m^-2·h^-1，产量却只有64％。此外，与相关的测量结果进行初步比较。     

TRACE-P期间硫酸盐、硝酸盐和铵盐气溶胶的模拟研究

结合最新评估的东亚地区 1°× 1°污染源资料 ,利用由区域大气模式系统 (RAMS)和区域大气质量模式系统 (CMAQ)耦合的空气质量模式系统 ,对东亚地区 2 0 0 1年春季气溶胶的输送及其化学转化过程进行了研究。为了检验模式系统的模拟效果 ,我们将模拟的硫酸盐、硝酸盐和铵盐气溶胶的浓度与TRACE -P观测期间获取的观测值进行了比较。比较结果显示 ,模拟值与观测值具有相当好的一致性 ,模式很好地反映了气溶胶浓度的分布特征和变化规律 ,再现了许多观测到的重要特征。模拟结果表明 ,中国区域硫酸盐气溶胶浓度高值主要是人为排放的二氧化硫造成的 ,10 0°E以东的中国广大地区的硫酸盐气溶胶柱含量超过了 6mg·m- 2 ,最高值达到 2 4mg·m- 2 ,柱含量 >16mg·m- 2 的区域延伸到中国近海的广大海域。东亚地区的人类活动不仅使污染地区气溶胶柱含量显著增加 ,而且使近海无源区的广大海域的污染加重。本模式系统的建立为今后进一步研究区域大气污染物的变化机理提供了有效的手段。     

BP神经网络法在大气污染预报中的应用研究

近年来将BP网络模型应用到大气污染浓度预报中 ,并建立了大气污染物浓度的神经网络预报模型。将计算结果与监测值进行了验证 ,结果表明 :TSP的计算值与观测值之间的绝对误差为 4× 1 0 - 3～ 3× 1 0 - 2 mg·m- 3,NOX 的计算值与观测值之间的绝对误差为 5× 1 0 - 3～ 2× 1 0 - 2 mg·m- 3;且具有较好的相关性。BP模型是目前最为广泛应用的神经网络模型之一 ,它是一种简单而又非常有效的算法 ,BP神经网络法为城市空气污染预报工作提供了一种全新的思路和方法。     

中国稻田甲烷产生和排放研究 Ⅱ.模式研究和减排措施

主要介绍了近 2 0年来稻田甲烷排放的模式研究和排放量的估算以及减少稻田甲烷排放的措施。数值模式是估算稻田甲烷排放量的一条有效途径 ,模式的研究现在正处于发展阶段。介绍了几个主要的模型 ,既有物理过程模型也有经验模型。年排放量的估算范围为 6 79～ 4 1 4Tg ,随着技术的发展和大量实验的进行估算值的精度正得到不断的提高。减排措施是减少稻田甲烷排放的必要手段 ,但是目前的减排技术均处于研究阶段 ,应用还不成熟     

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。     

唐古拉地区高寒草甸生态系统CO2通量特征研究

采用涡动相关法对青藏高原唐古拉地区高寒草甸生态系统在2007年CO2通量及活动层水热动态进行了连续观测。结果表明, 各月CO2通量日变化均呈单峰型, 日通量峰值一般出现在中午, 最大排放峰值出现在5月, 为0.29 g·m-2·h-1; 最大吸收峰值出现在8月, 为-0.25 g·m-2·h-1, 除7月和8月CO2通量日变化表现出吸收特征外, 其余各月均表现为排放特征。与青藏高原连续多年冻土周边地区相比, 唐古拉地区CO2通量日变化峰值明显偏小。CO2通量季节变化呈双峰型, 表现为春\, 秋季强排放、 夏季弱吸收和冬季弱排放。5月为CO2通量全年最大排放月, 排放量为132.4 g·m-2; 8月为CO2通量全年最大吸收月, 吸收量为-37.7 g·m-2。春\, 秋季, CO2通量与5 cm土壤温度和未冻水含量变化呈显著的正相关关系, 而夏季与5 cm土壤温度变化呈显著的负相关关系, CO2通量对光合有效辐射变化基本没有响应。     

广东省不同地区稻田甲烷排放的差异性及其模型估计

减少温室气体排放以减缓全球变暖是当前全球变化研究的主要关注点。制定区域适应性的减排措施,有赖于对不同环境条件下温室气体排放空间差异性的进一步研究。广东是我国主要的双季稻种植区,其气候条件及稻田耕作方式都有别于我国其他稻区的。为估算广东省区域稻甲烷(CH_4)排放情况,利用IPCC2006清单指南中的稻田甲烷模型——CH_4MOD,模拟计算了2010年广东省21个地市双季早(晚)稻CH_4排放量及其排放因子。结果显示:1) 2010年稻田CH_4排放量为60. 74万t,其中双季晚稻CH_4排放量35. 01万t,双季早稻CH_4排放量25. 73万t。2)稻田CH_4排放量空间分布不均,区域稻田甲烷排放量为粤西的粤北的珠江三角洲的粤东的,排放量分别为21. 22万t、17. 02万t、15. 14万t、7. 36万t。3)双季早稻CH_4排放因子明显小于晚稻的,双季早稻CH_4排放因子为261. 18 kg CH_4/hm~2,双季晚稻为358. 53 kg CH_4/hm~2。4)空间上,粤西地区稻田CH_4排放因子水平较高,粤北、粤东的处于中等水平,珠江三角洲稻田CH_4排放水平最低。     

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。     

清远地区晚稻田甲烷排放的实验

根据2003年清远地区晚稻田甲烷(CH4)排放的实验观测资料,分析了该地区晚稻田生长期间CH4排放的变化规律,对影响排放的相关因子进行了分析。结果表明:晚稻田CH4排放的变化规律基本为3峰型,整个生长期间平均排放通量为6.09 mg.m-2.h-1。不同稻种之间的CH4排放通量差别不是很大,种植的2个水稻品种"金优99"和"七丝尖"相差1.08 mg.m-2.h-1。水位和土壤氧化还原电位对CH4排放通量有明显的影响。     

稻田甲烷排放抑制剂实验结果分析

经过稻田试验鉴别分析，证实已试制的农药型甲烷排放抑制剂GCH和肥料型抑制剂PB-1．对水稻田甲烷排放有抑制效果并能减轻病害，对水稻有增产作用。     

利用条件采样法在常熟稻田测定N2O大气垂直通量初步观测结果

1999年在常熟农业生态站试验稻田于水稻主要生长季, 利用进口的条件采样装置对水稻低层大气N₂O的垂直通量进行了观测, 并在2000年做了补充观测。结果如下:各生长季测定的N₂O垂直通量值最多出现在0～2.0 mg·m-2·h-1之间;N₂O垂直通量平均日变化最大值出现在下午;插秧期和收割后N₂O垂直通量是各个生长季中最小的;观测到N₂O负通量现象的出现;在稻田用条件采样技术观测到的低层大气N₂O垂直通量大于国内用箱式法观测报道的土壤N₂O排放通量。     

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.     

自然湿地甲烷排放模拟研究——模型的修正与验证

以稻田甲烷排放模型(CH4MOD)框架为基础,基于稻田同自然湿地产甲烷底物、植物生长过程以及土壤氧化还原电位变化过程之间的差异,对模型进行了修改,建立自然湿地甲烷排放模型(CH4MODwetland)。利用三江平原淡水沼泽和若尔盖高原泥炭沼泽的甲烷排放观测数据对模型进行了验证。结果表明:模型可以有效地模拟三江平原沼泽甲烷排放的季节和年际变化特征,但是在若尔盖高原模拟效果欠佳;模拟和观测的甲烷排放季节总量在两地均有良好的一致性,线性相关系数R2为0.96(n=7,显著性水平p0.001);模拟值和实测值之间的均方根误差,平均偏差和模型效率分别为14.1%,-6.7%和0.95。     

2003年淮河上游区域暴雨的水汽特征

利用合成平均天气图资料和T2 1 3数值预报产品物理量中的水汽因子 ,对 2 0 0 3年 6～ 7月出现在淮河上游的 5次暴雨过程的水汽条件进行了分析 ,结果表明 :水汽分别来自孟加拉湾和南海 ;暴雨产生前后 ,85 0～ 5 0 0hPa三层中均以 85 0hPa水汽含量最大 ,且辐合亦最明显 ;当 85 0hPa和 70 0hPa天气图上分别在桂林到长沙和昆明到贵阳有 >2 0 0× 1 0 -4kg·s-1 ·m-1 ·hPa-1 和 >1 0 0× 1 0 -4kg·s-1 ·m-1 ·hPa-1 的水汽通量大值中心 ,且上游风速又大于下游时 ,可考虑未来 2 4h淮河暴雨的产生 ;当T2 1 3数值产品中淮河上游区域的相对湿度、比湿和水汽通量的预报值大于诊断量的临界值的绝对值时 ,亦可作为暴雨预报的参考依据     

我国杭州地区秋和稻田的甲烷排放

1987年秋季在杭州郊区采用一套全自动的观测系统,对稻田的甲烷排放进行了观测。在整个晚稻灌溉期内,稻田是大气甲烷的一个源地,其甲烷释放率最高可达240mg/m~2·h。甲烷释放率具有很强的季节性变化,在水稻成熟期之前,甲烷释放率一般在40-60mg·CH_4/m~2·h的水平上波动,在成熟期间则降为10mg·CH_4/m~2·h的水平。除移栽期外的整个水稻生长期间的甲烷平均释放率为39mg/m~2·h。甲烷释放率具有明显的日变化,一般在午夜至凌晨3—4点达最大值,白天较低,变化也较小。这可能与水稻植物体由于其生理上的日变化引起的甲烷气体传输能力的日变化有关。实验没有观测到不同施肥(K_2SO_4和菜饼)对甲烷释放率的明显影响。阴雨天的降温一般在2—3天后引起甲烷释放率的迅速下降,这可能是因土壤中发酵细菌如产甲烷菌数量的减少造成的。尽管甲烷释放率和土壤温度在整个生长期间基本上是逐步下降的,但两者之间并没有简单的正相关性。土壤中产生的甲烷气体只有一小部分释放到大气中,从土壤中冒出来的气泡往往可引起释放率的急剧上升。1985年全球稻田的甲烷释放量估计为134±3lTg(1Tg=10~(12)g),其中12±26Tg和30±6Tg分别来自亚太地区和中国稻田。