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。     

清远稻田甲烷排放实验及技术问题

为测定华南地区水稻田的CH4排放量,清远市气象局与美国波特兰大学、中国气象局国家气候中心、广东省气候与农业气象中心联合在广东省清远市开展了稻田甲烷排放通量测定实验,期间利用密闭箱法共开展了一季冬旱田、两季早稻、两季晚稻的观测。在此,对实验方法进行简要的介绍,并对在实验田的选点、实验样气的采集、样气分析过程中遇到的一些技术问题及处理方法,进行探讨,以期对今后类似的观测实验中所遇到的技术问题提供有益的参考。     

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。     

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。     

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。     

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     

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。     

利用卫星遥感对干旱进行实时监测和预警

利用EOS／MODIS卫星资料反演对地表覆盖的植被信息归一化植被指数（NDVI）和地表温度（TS）信息，通过建立温度植被旱情指数，对研究区域进行旱情实时监测，并应用GIS对旱情变化动态进行监测和预警，初步建立了干旱遥感监测与预警实时系统，能够快速反应各地区旱情发生发展情况，在业务和服务中有较好的应用价值。     

地县级NOAA卫星遥感监测系统开发研究

根据ＶｉｓｕａｌＢＡＳＩＣｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ软件开发工具的特点和能力，研究地县级ＮＯＡＡ卫星遥感监测系统的实现方法。     

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.     

吉林省水田种植面积的遥感监测

根据水稻在不同发育期的地面光谱特征,确定了利用MODIS数据识别水田种植面积的最佳波段及最佳时相,在地理信息系统的支持下提取了吉林省2012年水田种植面积,并将提取的水田种植面积与基于TM影像水田种植面积进行对比分析。结果表明:利用MODIS数据与TM数据提取的面积对比,结果表明利用多时相MODIS数据进行水田种植面积监测是可行的。利用MODIS数据识别水稻的最佳波段组合是6、2、1波段,最佳时相为移栽期和分蘖期之间及灌浆至乳熟期之间。利用已有的TM数据或者MODIS数据提取的水田种植分布图为底图,能够适时地、快速地进行每年的水田种植面积动态变化监测。     

卫星遥感信息系统在林火监测中的应用

建立了一套利用ＮＯＡＡ极轨气象卫星监测森林火灾的自动监测系统,该系统能快速、准确地扫描出所有火点并计算火区面积,还可直接读取火点的经,纬度,迅速找出火点的具体位置,具有监测范围广,时效快,周期短等特点。     

气象部门省级卫星遥感监测服务工作的发展和当前任务

随着FY-1D卫星的发射成功，以及各省(区、市)气象局相继配备能接收MODIS资料、风云1D卫星资料、NOAA卫星资料的设备，为省级卫星遥感资料的深层次开发应用奠定了基础；另外，气象部门业务服务向气候系统领域的拓展要求利用“3S”技术，特别是遥感技术，更好地监测资源、环境状况，为我国生态环境的建设和保护提供决策服务。面对发展机遇和挑战，总结过去，认清现状，明确未来发展方向显得非常重要。     

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。     

山东省春季植被指数变化的遥感监测分析

主要利用 1 991～ 2 0 0 1年极轨气象卫星遥感资料 ,计算了全省历年 3～ 5月的植被指数 ,分析了我省不同年份春季植被指数的变化以及地域间的变化 ,并结合气象资料 ,分析了这些变化的主要原因