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。     

中国稻田甲烷排放在减少

2005年6月8-9日在中国气象局召开了中国科技部和美国能源部合作项目“气候科学”的第三届科学工作组会议。在会上,美国Portland State University物理系Khalil教授做了一个引人注意的报告,基于对中国稻田甲烷排放的多年测量进行分析,提出了中国稻田甲烷排放在减少,人口增长与稻田甲烷排放没有明显的关系,稻田可能不再是一个减少甲烷排放的有效途径以及现在大气甲烷浓度年增长率在减小和变化趋势趋于稳定等结论。笔者对以上结论作了简要介绍和分析。     

中国甲烷排放现状

介绍了１９９０年和１９９４年我国甲烷排放源估算工作。首先,对１９９０年的甲烷排放源进行了收集和完善,尤其是对１９９０年城市垃圾甲烷排放源重新做了计算;其次,根据最新研究资料,对１９９４年的甲烷排放源重新作了计算;最后把１９９４年甲烷排放与１９９０年进行了对比。研究表明,中国１９９０年和１９９４年甲烷排放分别为３０９２×１０６ｔ和３２９１×１０６ｔ,分别约占当年全球总排放的５９％和６１％,其中,采煤、油气领域泄漏、反刍动物与动物粪便、垃圾填埋等甲烷排放有所增大,而生物质燃烧、稻田甲烷的排放有所减少,农村堆肥中的甲烷排放变化不大。     

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。     

稻田甲烷排放的卫星遥感监测试验

1996至1997年5～9月在吉林省万昌试验区，利用箱式技术对水稻田甲烷（CH4）排放通量进行观测，取得了两个完整的水稻生长期内CH4排放资料，并收取了同期美国NOAA气象卫星资料，用陆地卫星专题图仪（TM）与气象卫星甚高分辨率扫描辐射计（AVHRR）数值计算研究区水稻种植面积，并通过遥感水稻空间长势，为各生育期的水稻做植被指数（Iv）分析结果表明，Iv与稻田CH4排放通量具有显著的相关关系，而亮温则不能作为CH4排放的指标因子。建立Iv与稻田CH4排放的关系，可计算出研究区域稻田CH4排放总量。     

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.     

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。     

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。     

中国南京与美国德克萨斯稻田甲烷排放的比较

Field measurements of methane emission from rice paddies were made in Nanjing, China and in Texas, USA, respectively. Soil temperature at approximately 10 cm depth of the flooded soils was automatically recorded. Aboveground biomass of rice crop was measured approximately every 10 days in Nanjing and every other week in Texas. Seasonal variation of soil temperature in Nanjing was quite wide with a magnitude of 15.3℃ and that in Texas was narrow with a magnitude of 2.9℃. Analysis of methane emission fluxes against soil temperature and rice biomass production demonstrated that the seasonal course of methane emission in Nanjing was mostly attributed to soil temperature changes, while that in Texas was mainly related to rice biomass production. We concluded that under the permanent flooding condition, the seasonal trend of methane emission would be determined by the soil temperature where there was a wide variation of soil temperature, and the seasonal trend would be mainly determined by rice biomass production if there are no additional organic matter inputs and the variation of soil temperature over the rice growing season is small.     

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。     

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     

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。     

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。     

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.     

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。     

EM 对稻田甲烷排放抑制作用的初步研究

该文主要讨论采用有效微生物菌剂（Effective Microorganisms）抑制稻田甲烷气体排放的试验结果。试验表明:第一年中抑制作用明显,平均在59%以上,并且使负通量（即稻田成为吸收大气中CH4的汇）的出现频率增加。这可能是EM中含有的光合细菌作用所致。试验还表明使用EM时可以取代化肥使产量增加。     

中国稻田甲烷产生和排放研究 Ⅰ.产生和排放机理及其影响因子

综合论述了近 2 0年来中国稻田甲烷排放的研究状况 ,包括中国稻田甲烷排放通量的观测 ,稻田甲烷生成的生物学机理及产生、转化、传输的机理研究 ,稻田甲烷排放的影响因子 ,主要介绍了稻田甲烷产生和氧化过程、影响甲烷排放的因子     

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。     

太湖流域单季稻的甲烷排放研究

根据1994～1996年太湖流域单季稻的CH4排放的观测资料,分析了该地区稻田CH4排放的日变化的一些统计特征,对排放的季节变化和年际变化及相关因子对排放的影响进行了分析和研究。结果表明:太湖地区单季稻的CH4排放的特征值为0.07～0.11 g/(m2·d),而且存在巨大的年际变化,其中1995年的排放是1994年和1996年的5～7倍。与NH4HCO3相比,施用尿素使甲烷的排放增加10%～70%。晒田使CH4的排放减少,土壤的扰动则使CH4的排放增加。文中对CH4的排放与水稻的生长的关系及温度的变化对排放的影响也进行了讨论。