中国稻田温室气体的排放与减排
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气候变化对农业温室气体排放的影响随着全球气候变暖的趋势日益明显,人们对气候变化以及其对农业的影响越来越关注。
农业作为全球最重要的经济支柱之一,不仅受到气候变化的影响,还对温室气体排放产生重要的贡献。
本文将探讨气候变化对农业温室气体排放的影响,并提出一些减少排放的策略。
一、温室气体的来源农业是重要的温室气体排放来源之一。
主要的农业温室气体包括甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O),它们在造成全球变暖以及破坏臭氧层等方面起到关键作用。
甲烷主要由农业活动中的动物粪便以及稻田等湿地的微生物分解产生。
而氧化亚氮主要来自化肥的使用、牲畜的排泄以及农田的耕作等。
这些气体的排放与农业生产密切相关,因此减少温室气体排放是农业可持续发展的重要课题。
二、气候变化对温室气体排放的影响1. 气温上升气候变化导致气温的升高,这对农业温室气体排放产生直接影响。
首先,气温的升高会加速土壤中有机物的分解,增加甲烷的释放。
其次,气温的升高也会促进氧化亚氮的生成与释放。
因此,气温上升是导致农业温室气体排放增加的重要因素之一。
2. 气候极端事件气候变化还导致了频繁的极端天气事件,如干旱、洪涝和暴风雨等。
这些极端事件给农业生产带来了巨大的挑战,同时也会导致温室气体的排放增加。
举例来说,干旱条件下,土壤水分不足,会使植物吸收养分的能力下降,从而增加施用化肥的量,进而增加氧化亚氮的排放。
三、减少农业温室气体排放的策略为了减少农业温室气体的排放,需要采取一系列的策略和措施。
1. 提高农业管理水平合理的农业管理可以有效减少温室气体的排放。
例如,采用节水灌溉技术,合理调整施肥量,种植耐旱种植品种等,都可以降低农业温室气体的排放。
此外,优化农田的排水系统,减少湿地田地面积,也能够有效控制甲烷的排放。
2. 开展精细化农业精细化农业是一种利用现代技术手段提高农业生产效益的方式。
通过使用先进的监测设备和智能化技术,可以实时监测农田的土壤水分、温度和养分含量等参数,从而合理调控灌溉和施肥,减少浪费和过量的使用,降低氧化亚氮的排放。
农业温室气体排放的控制与减少在全球气候变化的背景下,农业温室气体排放的控制和减少迫在眉睫。
据统计,农业温室气体排放量占全球排放总量的约25%左右,其中甲烷和氧化亚氮是温室气体排放的主要成分。
为了应对气候变化和减缓温室气体的排放速度,必须采取措施控制和减少农业温室气体排放。
一、控制和减少牲畜放屁排放的甲烷众所周知,牛、羊等畜禽的放屁会产生大量的甲烷,成为农业温室气体的重要组成部分。
为了控制和减少这种排放,可以采取以下措施:1、科学饲养:合理控制畜禽的饲料和水的摄入量,减少未消化的残渣,同时为畜禽配备科学合理的饲料,从而降低畜禽产生甲烷的数量。
2、利用沼气:对于养殖场和农户而言,可以通过搭建沼气池,以粪便来发酵产生沼气进行生活和饲养的能源使用,从而实现环保节能的效果。
3、草地管理:用草作畜禽饲料,草地管护的方式也可能减少甲烷的产生。
二、控制和减少畜禽屎尿排放的氧化亚氮畜禽的屎尿也是农业温室气体排放的重要组成部分之一。
在牛粪、羊粪等消化之后,会释放大量的氮气,会有氧化亚氮的排放。
为了控制和减少氧化亚氮的排放,可以采取以下措施:1、合理收集和利用:对于畜禽的粪便,要及时收集和处理,可以利用其作为农田的有机肥料,促进庄稼的生长,在垃圾分类和处理过程中做到不浪费,有利于减少氧化亚氮的排放。
2、建立污水处理设施:对于集约化的养殖场,可以通过相应的污水处理设施进行过滤,减少废水中的氧化亚氮排放。
3、化肥替换:化学肥料的使用也是氧化亚氮排放的来源之一,因此,我们需要在农业生产中采用可替换的喜养素。
三、其他温室气体的减排措施除了上述两种温室气体外,还有其他的一些温室气体的排放,例如二氧化碳和氟利昂等。
为了控制和减少这些温室气体的排放,可以采取以下措施:1、推广种植和林业:种植业和林业是控制温室气体最有效的手段之一,在不断的树种更新中,大量二氧化碳被丰富吸收。
农业生产在其中起到了扶持作用。
2、可再生能源:可在循环经济中使用的能源,如太阳能和风能,都减少了对非再生能源的依赖性,有助于减少化石燃料的燃烧,从而减少温室气体的排放。
碳排放与温室气体减排在当今社会,全球变暖和气候变化已经成为人们关注的焦点问题。
作为一个严重的环境挑战,碳排放和温室气体减排是必须解决的问题。
本文将从碳排放的定义、产生温室气体的主要来源、减少碳排放的有效途径以及全球减排的意义等方面进行探讨。
1. 碳排放的定义碳排放是指由各种活动所产生的二氧化碳进入大气过程。
人类活动是主要的碳排放来源,如工业、交通、农业等行业都会产生大量的二氧化碳释放到大气中。
随着工业化和城市化的不断发展,碳排放逐年增加,导致温室气体浓度加剧,进而引起气候变化和环境问题的恶化。
2. 温室气体的主要来源温室气体包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等,在人类活动中占据重要地位。
首先,二氧化碳是最主要的温室气体,主要来自于燃煤、石油和天然气的燃烧过程。
其次,甲烷通常来自农业活动,如牧场、稻田和废物处理。
再次,氧化亚氮主要来自化肥的使用和化石燃料的燃烧。
这些活动大量排放温室气体,加速全球气候变化的速度。
3. 减少碳排放的有效途径减少碳排放是每个人都应该参与的责任。
以下是一些有效的途径:(1)能源利用的优化:优化能源的使用方式,提高能源利用效率,减少能源消耗,限制碳排放;(2)发展清洁能源:大力发展可再生能源,如太阳能、风能等,减少对化石燃料的依赖,降低碳排放;(3)节约能源:促进节能减排意识,采用高效节能技术,推广低碳生活方式,减少不必要的能源消耗;(4)植树造林:植树造林可以吸收二氧化碳,减少大气中的温室气体含量,具有显著的生态效应;(5)加强大气污染治理:严格控制排放标准,完善污染治理设施,减少污染物的释放。
4. 全球减排的意义全球减排对于应对气候变化和保护环境具有重要的意义。
首先,减少碳排放可以有效控制地球的温度上升,减缓全球变暖的速度。
其次,全球减排可以减少大气污染和环境破坏,改善人类居住环境,保护生态系统的健康。
此外,全球减排可以促进经济可持续发展,推动绿色经济的发展,扩大清洁能源产业的规模和就业机会。
甲烷治理方案一、概述甲烷是一种温室气体,对全球气候变化起到了重要的贡献。
为了减少甲烷排放量,保护环境和人类健康,我们需要制定和实施一套高效的甲烷治理方案。
本文将介绍一个综合性的甲烷治理方案,旨在控制和减少甲烷排放。
二、源头控制源头控制是甲烷治理的基础和关键。
针对不同的甲烷排放源头,我们可以采取不同的措施。
1. 农业排放源农业是甲烷的重要排放来源,主要包括稻田农业和畜禽养殖。
为了控制甲烷排放,可以采用以下措施:- 稻田农业:改进水稻种植方式,推广直播或旱田种植,减少水稻水田面积,降低甲烷排放。
- 畜禽养殖:改善畜禽饲养环境,提高粪便管理,减少堆积发酵产生的甲烷,同时优化饲料配方,降低畜禽排放的甲烷量。
2. 能源生产与利用能源生产和利用过程中的甲烷泄漏也是重要的排放源。
为了减少甲烷泄漏,我们可以采取以下措施:- 油气行业:加强油气钻井和输送管道的密封和监测,及时修复泄漏问题,降低甲烷泄漏。
- 煤矿行业:加强煤矿安全管理,控制煤矿瓦斯的泄漏和排放,同时推广煤矿瓦斯回收利用技术。
三、甲烷利用甲烷可以被利用为能源,从而减少其排放对环境的影响。
以下是甲烷利用的几种方式:1. 生物质能源利用将农作物秸秆、畜禽粪便等生物质废弃物通过生物转化技术转化为沼气或其他可利用的能源。
这既可以减少甲烷的排放,又可以提供可再生的能源供应。
2. 垃圾填埋气收集利用将垃圾填埋场产生的甲烷通过收集系统捕获并利用为发电、供热或燃料。
这不仅减少了甲烷的排放,还有效地回收了能源资源。
3. 煤矿瓦斯回收利用在煤矿开采过程中产生的瓦斯是一种高浓度的甲烷气体,通过回收利用技术可以将其转化为能源。
这不仅减少了甲烷排放,还提供了额外的能源供应。
四、监测和管理为了实现甲烷治理方案的有效执行,监测和管理是必不可少的环节。
以下是几个关键的监测和管理措施:1. 监测技术和设备建立甲烷排放的监测网络,采用高效准确的监测技术和设备,实时监测和记录甲烷排放的数据。
水稻排放甲烷的原理
水稻是世界上最重要的粮食作物之一,但同时也是最主要的甲烷(CH4)排放源。
根据联合国粮食及农业组织的估计,水稻种植占到全球甲烷排放量的15%至20%之间。
甲烷是一种温室气体,对气候变化具有很大的影响。
水稻对甲烷排放的“贡献”主要来自于其根系产生的甲烷。
水稻根系附近存在一些微生物,它们可以产生甲烷。
事实上,这些微生物需要稻田坚硬而湿润的土壤环境,这种特殊环境是由水稻生长过程中稻田的水分保持在一定程度上保证的。
当水稻种植在水中时,它们限制氧气供应,使得水中的氧气吸附到根系周围的土壤中,形成还原环境,这正是产生甲烷的环境。
此外,水稻种植中土壤中微生物群落生长过程中产生的有机物或稻壳等细菌代谢物,也是甲烷生产的重要原料。
甲烷的产生是由一系列微生物的代谢作用所引发的,包括厌氧细菌和反硝化细菌。
这些细菌通过无氧环境中的呼吸代谢,利用氢气(H2)和二氧化碳(CO2)来产生甲烷。
水稻田中的甲烷主要通过根系周围的微生物产生,然后从土壤中散出,并通过稻叶和稻壳等部位释放出来。
从理论上来说,减少水稻田的甲烷排放是可行的。
一种重要的方法是通过水土保持措施,改善土壤的通气性,减少稻田里面的水,从而增加土壤中的氧气供应,减少甲烷产生的环境。
同时,还可以通过使用抑制甲烷生成菌的化合物或生态土壤管理方法等,来减少甲烷的产生与排放。
总之,水稻排放甲烷是一个环境问题,我们需要不断探索改善方法,减少甲烷排放,更好地平衡生态环境和农业生产的发展。
农业减少碳排放措施
1 农业减少碳排放措施
当前,全球变暖和气候变化已使社会引起极大关注。
不仅影响到
人们的生活,也大大影响到农业生产。
为了降低温室气体排放,应采
取农业减少碳排放措施来促进农业可持续发展。
一是采用科学的种植技术。
科学种植技术指的是根据田间环境,
利用技术,综合考虑土地和气候条件,科学选择和种植合适的作物,
从而减少农耕活动所消耗的能量。
二是开展农村生态建设。
植被恢复是减少农业温室气体排放的重
要手段之一,当区域内缺乏植被时,对新垦地和发展生态产业应积极
采取措施,从而减少碳排放。
三是发展增效型农业。
农业碳排放的后果可能会深远而持久,为此,农业增效型技术非常重要,可以通过有效利用资源和提高农作物
增产,实现低碳农业,有效减少碳排放。
四是加强对农民的培训及技术指导。
在推行和实施碳排放减缓措
施时,要加大技术支持,开展有效的农民培训来推动农业可持续发展,从而实现农业碳排放减缓的目标。
最后,我们应当共同采取有效措施,开展农业碳排放减缓工作,
最大限度地减少温室气体排放,减轻气候变化对农业生产的影响。
我国水稻生产中的立体污染及防治农业立体污染是一种新观念,对我国农业污染防治具有重要指导意义。
水稻是我国最大的粮食作物,常年栽培面积3 000多万hm2。
作为一种独特的农田生态系统,稻田具有调节气候、净化污水、抗涝抗旱、缓解城市“热岛效应”等功能。
虽然水稻本身并不会产生污染,但稻田作为cH4的重要排放源,已经引起人们的广泛关注;同时由于稻作肥料、农药及农膜等的不科学使用、不合理耕作和秸秆等的随意处置,也造成或加剧对稻米产品及土壤、水体和大气的立体污染,影响到了生态环境与稻米质量。
因此,用农业立体污染的新观念与新思路对我国水稻生产中的主要污染问题进行剖析,对保障我国未来粮食与环境安全具有重要意义。
一、稻田立体污染状况1.稻田氮磷肥对水体的污染随着稻田生产集约化水平的提高,稻田生产中肥料和农药施用量有增无减,多余的部分遇到下雨和排水极易流失,造成水体的污染。
据中国水稻研究所王熹介绍,太湖流域农田面源氮、磷对总氮、总磷的贡献率分别为29%、19%(参见表1);太湖、滇池、巢湖水体中总氮含量,1997年分别为4.69、5.0、2.94 mg/L,较1985年的0.90、0.23、1.67 mg /L分别提高了5.2、21.7、1.8倍;总磷含量1997年分别为O.1l、0.061、0.27 mg /L,较1985年分别提高了5.5、3.1、9倍。
李荣刚对苏南地区的人口、生活水平、耗水量,畜禽及水产养殖业的情况进行统计和计算,同时也根据肥料利用率、径流和淋失等数据及相应的换算系数,初步得出了源于农业和农村N素污染的相对比例(见表2)。
结果表明,农村和农业的各种N素面源污染中,以人类自己的排泄物和生活废弃物的贡献率最大,为54%以上,其次为禽畜养殖业,约占28%,而直接由农田进入水体的N素为7.5%,这其中还包括来自于土壤有机肥矿化的N素。
因此,可以认为,农村人畜废弃物和生活垃圾是太湖水体污染的主要来源,无机N肥的使用对目前水体N素的贡献率虽然尚不是主要的,但也不容忽视。
温室气体减排"温室气体减排"题目要求我们就温室气体减排的问题进行探讨。
温室气体减排是指通过采取各种措施来减少大气中温室气体的排放量,以应对全球变暖和气候变化的挑战。
在本文中,我们将探讨温室气体的来源、影响以及可行的减排措施。
一、温室气体的来源和影响温室气体主要由人类活动产生,其中最主要的温室气体包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)。
这些气体的排放主要来自以下几个方面:1. 工业活动:工厂、发电厂和制造业等产生大量的二氧化碳和甲烷排放。
2. 交通运输:汽车、船舶和飞机等交通工具的燃烧排放产生大量的二氧化碳。
3. 农业活动:农业生产中的畜牧业和稻田灌溉产生大量的甲烷。
4. 能源消费:石油、煤炭和天然气的燃烧产生大量的二氧化碳。
这些温室气体的排放对地球的气候系统产生巨大的影响。
它们能够吸收地球表面的辐射能量并使之重新辐射至地球表面,引起地球温度上升,造成全球变暖和气候变化。
过高的温度和异常的气候事件对环境、生态系统和人类社会都带来了严重的风险。
二、温室气体减排的措施为了应对全球变暖和气候变化的挑战,各国纷纷采取了一系列的温室气体减排措施。
下面是一些有效的减排措施:1. 提高能源效率:通过提高能源的利用效率,减少能源消耗,可以大幅度减少二氧化碳的排放。
如鼓励使用节能灯泡、高效电器以及优化工业生产过程等。
2. 开发清洁能源:增加可再生能源的使用,如太阳能、风能和水能等,以替代传统的化石燃料能源。
这有助于减少二氧化碳和其他温室气体的排放。
3. 限制工业排放:加强对工厂和发电厂等工业源的监管和管理,推广减少温室气体排放的技术和设备。
例如,利用先进的燃烧技术和废气处理设备减少二氧化碳和甲烷的排放。
4. 改进农业实践:通过改变农业生产方式,减少甲烷和氧化亚氮的排放。
如改善牲畜饲养条件、精确施肥技术和稻田的管理方法等。
5. 促进可持续交通:鼓励使用低碳交通方式,如公共交通工具、自行车和步行等,减少汽车等交通工具的使用量。
中国稻田温室气体的排放与减排2016-02-23颜晓元夏龙龙【点击上方蓝色字体--关注我们!】本期专家:颜晓元颜晓元:中国科学院南京土壤研究所研究员,博士生导师。
长期从事土壤碳氮循环的研究。
成果被IPCC的多次评估报告和排放清单指南采用,2004年获江苏省科技进步一等奖,2008年获国家自然科学二等奖、日本农林水产省国际青年农业科学家奖,2014年获国家杰出青年科学基金资助。
——————摘要中国是世界上最大的水稻生产国,水稻种植面积占全球总种植面积的30%。
水稻生产在粮食安全方面起着重要的作用,稻田却是温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源。
本文综述了稻田CH4和N2O的产生过程、影响因素及时空变异规律,总结了近年来我国稻田CH4和N2O排放总量的估算结果,并提出了针对性的温室气体减排措施。
关键词:稻田,温室气体,CH4,N2O,减排措施来源:中国科学院院刊前言中国是世界上最大的水稻生产国。
2009年,我国稻田面积大约为26.78百万公顷,占我国耕地总面积的20%以上,约占世界稻田面积的30%。
毫无疑问,水稻生产对于我国乃至世界的粮食安全具有至关重要的作用。
然而,水稻的种植也产生了大量的温室气体。
20世纪80年代,研究发现稻田生态系统是大气温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要来源, 由此引发了世界范围内对于稻田生态系统CH4和N2O 排放的研究。
CH4和N2O的温室效应要远远高于二氧化碳(CO2), 在一百年的尺度下,单位质量CH4和N2O的全球增温潜势(global warmingpotential)分别是CO2的25和298倍。
《中华人民共和国气候变化第二次信息简报》显示,稻田CH4排放对我国整个农业源温室气体排放的贡献为24%,如果再考虑稻田N2O的排放,这个数值为26%。
因此,研究影响我国稻田温室气体排放的关键因素,探究温室气体的时空排放规律以及准确估算温室气体的排放总量,特别是CH4的排放,对于制定切实有效的减排措施,发展低碳农业以及预测未来气候变化的影响具有重要的意义。
1-- 稻田CH4的排放及影响因素稻田CH4排放是CH4产生、氧化和传输的净效应。
其中,稻田CH4的产生是在淹水形成的极端厌氧条件下土壤中产甲烷菌作用于有机肥料、根系分泌物和动植物残体等产甲烷基质的结果。
淹水土壤CH4的产生主要有2条途径(图1)(1)产甲烷菌利用H2或者有机分子作为H的供体还原CO2形成CH4(4H2+CO2→2H2O + CH4),(2)产甲烷菌对于乙酸的脱甲基作用进而产生CH4 (CH3COOH→CO2+ CH4),其中CH3COOH途径往往占主导。
图1稻田生态系统CH4的产生、氧化和传输过程示意图CH4氧化指在氧化层区域(水稻根系分泌O2形成的氧化层区域或者水土界面的氧化层区域),在甲烷氧化菌的作用下将CH4转化为CO2和H2O的过程。
研究表明超过一半的CH4在排放到大气之前会被氧化。
CH4传输是指稻田土壤中产生的CH4通过植物通气组织、气泡以及液相扩散等形式向大气排放的过程,其中以水稻通气组织输送为主。
影响CH4产生、氧化以及传输的因素均会对稻田CH4排放产生影响。
研究表明有机肥的施用是影响稻田CH4排放的关键因素。
有机肥施用可以直接为产甲烷菌提供丰富的底物。
除此之外,有机物在淹水条件下快速分解会加速土壤氧化还原电位的下降,为产甲烷菌的生长提供适宜的环境条件,进而促进CH4的产生和排放。
有机肥对于稻田CH4的影响大小还取决于有机肥的种类和用量、施用方式和时间。
一般而言,施用新鲜作物秸秆会显著促进CH4的排放,相比之下经过堆制发酵以后的有机物料,例如沼渣、厩肥,由于有机肥中易分解有机质含量降低,对稻田CH4排放的促进程度会大大降低。
将作物秸秆在稻田土壤表面覆盖会促进秸秆的好氧分解,从而使其CH4排放量低于秸秆与土壤混合施用方式。
作物秸秆在非水稻生长季施用可以显著降低CH4的排放,其原因在于:经过非淹水季节的好氧分解,稻草中易分解有机质已经基本被分解,残余的难分解有机质促进CH4排放的效应不大。
水分管理会影响土壤的氧化还原状况从而影响稻田CH4的排放。
水稻持续淹水期会导致土壤极端厌氧,进而促进CH4的大量排放;相反,中期烤田会增加土壤通气性,破坏土壤的还原条件从而在促进CH4氧化的同时抑制CH4产生。
此外,非水稻生长季土壤的水分状况也是影响稻季CH4排放量的关键因素。
在相同的气候条件下,冬季淹水稻田要远远高于冬季排水的稻田的CH4排放量。
冬季土壤水分含量越高,后续稻季CH4排放量就越高。
在我国湖南省等双季稻种植区,早稻的上一季通常是旱地作物或者休耕,稻田CH4排放量较小。
晚稻一般在早稻收获后土壤仍然处于湿润时立即灌水插秧,此时晚稻的排放量会迅速增加。
据估算,晚稻生长季CH4的平均排放量分别是早稻和单季稻的1.5和2.3倍。
此外,氮肥的种类及用量、土壤质地和土壤pH值以及水稻品种都会对稻田CH4排放产生不同程度的影响。
2-- 稻田N2O的排放及影响因素与CH4的排放类似,稻田N2O的排放也是N2O产生、转化以及传输三个过程共同作用的结果(图2)。
稻田N2O产生是土壤中硝化和反硝化细菌利用无机态氮(NH4+、NO3-和NO2-)进行硝化作用和反硝化的共同结果。
在水稻生长季持续淹水期,土壤中产生的N2O会被反硝化细菌进一步还原为N2,少量的N2O会通过水稻的通气组织向大气排放。
在稻田土壤处于干湿交替期(比如烤田),硝化反硝化作用的剧烈进行导致N2O大量产生,并主要通过扩散途径进入大气中。
稻田土壤N2O的产生主要来源于微生物对氮素的硝化和反硝化作用。
氮肥可以直接为硝化反硝化作用提供底物,从而促进N2O的排放。
稻田N2O的排放通常会随着氮肥施用量的增加而呈现线性或指数增加。
此外氮肥的种类,施用方式和时间以及有机肥的添加也会对N2O的排放产生影响。
除了氮肥以外,土壤水分状况是影响稻田N2O排放的关键因素。
土壤水分可以通过调控硝化、反硝化细菌的酶活性而对N2O排放产生影响。
研究发现,当土壤水分含量处在45%-75%WFPS (water-filled pore space, 土壤孔隙含水量),硝化反硝化作用同时进行,土壤N2O排放达到最大值。
稻田土壤的干湿交替会极大地促进N2O的排放,因为干湿交替使得硝化和反硝化作用交替进行,而且干湿交替还能抑制反硝化过程N2O的进一步还原。
稻季排放的N2O大部分是在中期烤田和覆水前期发生的。
稻田N2O排放也会随着土壤质地等物理性质变化而变化,但却没有明确的关系。
土壤pH值也会影响N2O的排放,反硝化速率通常会伴随着pH增加而增加,最佳值大约为7.0-8.0,同样自养硝化细菌在中性或略碱性的pH范围内生长和代谢活动最为旺盛。
对于温度而言,在20-40℃范围之内,硝化和反硝化作用产生N2O的量随着温度升高而快速增加。
3--稻田CH4和N2O排放的时空变化规律稻田生态系统CH4和N2O的排放存在高度的时间和空间变化。
由于温度的变异会导致稻田CH4产生和传输速率发生变化,一天之中CH4排放通量通常会随着土壤表层温度的变化而变化, 并在下午14:00-18:00内达到排放峰值,而夜间排放量低。
通常情况下,午后的高温会促进有机物质降解以及蒸腾和呼吸作用,前者为产甲烷菌提供了丰富的底物,后者则推动了CH4从土壤进入大气的进程。
稻田CH4的昼夜变化也与天气条件密切相关,往往在阴雨天内表现出无规律性和随机性。
不同类型稻田CH4排放的季节变化规律差异较大。
早稻季前15天CH4平均排放通量大约是季节平均排放通量的0.6倍,随后季节波动较小,接近季节通量的平均值。
晚稻在水稻移栽后10天左右排放通量即达到峰值,前15天内的平均排放通量约是季节平均通量值的2倍。
随后,CH4排放通量迅速降低,在水稻生长后半期的排放量基本为0。
对于单季稻,水稻移栽后CH4排放通量逐渐增高,大约在50天后达到排放峰值,随后逐渐减少。
这种季节排放特征主要与稻季及上一季土壤水分状况和稻季的温度状况有关。
稻田CH4排放在田块、区域以及国家尺度上同样具有较大的变异。
我国稻田CH4的排放大约在0.3-205 g/m2/yr之间。
其中,11月至3月稻田土壤水分的空间变异是导致我国CH4排放量空间变异最关键的因素。
由于N2O的产生和土壤氮素有效性以及土壤湿度密切相关,稻田N2O的排放往往是零散和脉冲式的。
只有在土壤水分状况比较稳定,天气持续晴朗以及田间较长时间未施肥的条件下,N2O排放的才会表现出明显的昼夜变化规律。
理想状况下稻田N2O排放随着温度的变化而变化,大约在下午13:00-17:00之间达到排放峰值,并且往往在夜间排放速率较低。
稻田N2O排放的空间和季节变化取决于土壤水分管理以及施肥与否。
水稻持续淹水期N2O的排放通量很低,即使是在施用过基肥以后。
伴随着中期烤田的开始,N2O的排放通量迅速增加并在烤田三天后达到峰值。
随后排放量逐渐降低,后期追肥以及间歇灌溉又会刺激N2O排放。
我国稻田N2O季节排放量在空间上存在着巨大差异(0-6.2 kg N ha-1)。
CH4和N2O的产生过程对土壤水分的不同响应机制导致其排放存在此消彼长(trade-off)的关系。
在水稻持续淹水期,有大量CH4排放,却基本检测不到明显的N2O排放。
伴随着中期烤田,CH4的产生受到抑制,而N2O却有大量排放。
明确稻田CH4和N2O排放相互消长的规律对于合理评价减排措施的效果具有重要意义。
4--我国稻田CH4和N2O排放总量的估算作为世界上最大的水稻生产国,其稻田CH4排放总量的估算至关重要。
最早的估算是在1991年,Khalil等利用成都市一块稻田两年的CH4观测数据外推到整个中国得出我国稻田CH4排放量约为 30Tg CH4yr-1 (1Tg = 1×1012 g)。
随后,Wassmann等利用杭州市稻田CH4的测定结果推算出总排放量在18-28 Tg CH4y-1之间。
姚亨等利用10个农业气候区中6个代表性观测点的数据推算出稻田CH4排放总量大约在15.3 Tg CH4yr-1。
蔡祖聪同时考虑有机肥以及水分管理的影响,估算这个数值大约为8.5 Tg CH4yr-1。
颜晓元等通过收集23个实验点204个处理的观测数据并考虑有机肥和水分管理的综合作用,估算结果为7.67Tg CH4yr-1。
为了估算稻田CH4排放,国内外相继开发了多种过程模型。
曹明奎等利用MEM模型估算出我国稻田CH4总排放量为16.2 Tg yr-1. 黄耀等人综合考虑光合作用、有机质降解以及环境因素得出CH4总排量约为9.66 Tg CH4yr-1。
Matthews基于水稻生长模拟模型并考虑农作物管理以及气候土壤因素,估算我国稻田CH4排放量在7.22-8.64 Tg CH4yr–1之间。