廣州地區(qū)稻田甲烷和氧化亞氮排放及模擬研究

【摘要】： 甲烷(CH_4)和氧化亞氮(N_2O)是兩種重要的溫室氣體，自工業(yè)革命以來，由于人類活動的加強大氣中甲烷和氧化亞氮濃度有了明顯的增加，研究表明，稻田是甲烷和氧化亞氮的主要生物排放源之一。因此，近年來在全球氣候變化中稻田甲烷和氧化亞氮排放得到了廣泛的關(guān)注。 本文利用靜態(tài)箱法對廣東清遠地區(qū)雙季稻生態(tài)系統(tǒng)CH_4和N_2O的排放進行了連續(xù)的觀測研究，對觀測數(shù)據(jù)進行了分析；利用生物地球化學(xué)模型DNDC(Denitrification and Decomposition)對早晚稻稻田CH_4和N_2O的排放進行了模擬，并與實際觀測結(jié)果進行了比較；利用DNDC模型對影響稻田CH_4和N_2O排放的共同因子進行了一系列的敏感性實驗，分析了各種因子對兩種氣體綜合排放的貢獻，提出了合理的減排措施；最后利用DNDC模型對廣東省稻田CH_4和N_2O排放量進行了初步估算。 早稻田CH_4排放通量季節(jié)變化基本為三峰型，三個階段的峰值分別出現(xiàn)在返青、分蘗拔節(jié)期和成熟期，而且后兩個時期的排放峰值非常明顯，季節(jié)平均排放通量為4.38 mg／m~2·h。晚稻田CH_4排放通量存在明顯的三個排放峰值，呈現(xiàn)“前高后低”的趨勢，最高峰值出現(xiàn)在分蘗盛期，季節(jié)平均排放通量為6.09 mg／m~2·h。稻田水位和土壤Eh(氧化還原電位)值對CH_4排放有明顯的影響。當(dāng)?shù)咎锼辉?cm左右時，容易出現(xiàn)CH_4排放的峰值，為了減少稻田CH_4排放應(yīng)該避免2cm左右的淺水位，或者采取間歇灌溉的方式。早稻田土壤Eh值低于-100mv才有大量的CH_4產(chǎn)生，晚稻田土壤Eh值(-60mv—-150mv)比早稻田的高。不同水稻品種對稻田CH_4排放和水稻的產(chǎn)量有很大的影響。品種1(金優(yōu)99)和品種2(七絲尖)相比，不僅CH_4排放少而且產(chǎn)量高，所以在選擇水稻品種時應(yīng)選排放少且產(chǎn)量高的。 DNDC模型能較好的模擬出早晚稻田CH_4排放的季節(jié)變化規(guī)律和主要排放峰值。模式的敏感性表明：①溫度和稻田CH_4和N_2O排放之間是一種正相關(guān)關(guān)系，溫度升高會引起稻田CH_4和N_2O排放量的增加，從而又引起溫度的升高。②增加土壤有機質(zhì)含量(SOC)對于稻田CH_4和N_2O的排放都有促進作用；土壤pH對稻田CH_4和N_2O排放的影響是不同的，最大值出現(xiàn)在不同的范圍內(nèi)，CH_4的最大值出現(xiàn)在偏堿性環(huán)境中，N_2O則出現(xiàn)在偏酸性環(huán)境中。但是這兩個因素都是由土壤本身的特性決定的，不同類型的土壤有不同的SOC和pH值，因此通過控制SOC和pH值來減少稻田CH_4和N_2O的排放是不可能。③要想減少稻田CH_4和N_2O的排放只有通過農(nóng)田管理措施(水管理、施肥等)來實現(xiàn)。根據(jù)CH_4和N_2O排放的特點以及敏感性實驗，建議在水稻生長初期土壤有機質(zhì)比較豐富的情況下，盡量使土壤保持在干濕交替的狀態(tài)；生長中期進行中耕曬田，能 南京氣象學(xué)院頂士學(xué)位論文 廣東地區(qū)稻田甲烷和氧化亞氮排放及模擬研究 減少CH;的排放;在水稻生長的中后期，由于此時土壤中的有機質(zhì)大部分 已經(jīng)被吸收或分解，采用淺水灌溉，為了增加水稻的產(chǎn)量，應(yīng)追施化肥， 此時水稻田處于淹水狀態(tài)可以抑制NZO的排放。 利用DNDC模型初步估算出廣東省稻田C執(zhí)和N20的排放量分別為 0 .205一0.557TgC和0.04一0.042TgN。 【關(guān)鍵詞】：稻田 甲烷和氧化亞氮排放 DNDC模型 減排措施
【學(xué)位授予單位】：南京氣象學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：S181
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-8
• 第一章 前言8-20
• 1.1 引言8-9
• 1.2 大氣中的甲烷9-15
• 1.3 大氣中的氧化亞氮15-20
• 第二章 稻田甲烷和氧化亞氮排放及實驗研究20-41
• 2.1 稻田甲烷排放20-24
• 2.2 稻田氧化亞氮排放24-30
• 2.3 稻田甲烷和氧化亞氮的實驗研究30-32
• 2.4 本研究的目的、內(nèi)容及特色32
• 2.5 稻田甲烷和氧化亞氮通量的觀測及結(jié)果分析32-41
• 第三章 模式介紹41-56
• 3.1 DNDC模式概述41-54
• 3.2 DNDC模式的應(yīng)用54-56
• 第四章 稻田甲烷和氧化亞氮排放的模擬56-74
• 4.1 模型參數(shù)的選擇56-57
• 4.2 模擬結(jié)果及分析57-60
• 4.3 敏感性實驗及分析60-74
• 第五章 總結(jié)和討論74-76
• 參考文獻76-81
• 致謝81

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