广州地区稻田甲烷和氧化亚氮排放及模拟研究

【摘要】： 甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)是两种重要的温室气体，自工业革命以来，由于人类活动的加强大气中甲烷和氧化亚氮浓度有了明显的增加，研究表明，稻田是甲烷和氧化亚氮的主要生物排放源之一。因此，近年来在全球气候变化中稻田甲烷和氧化亚氮排放得到了广泛的关注。 本文利用静态箱法对广东清远地区双季稻生态系统CH_4和N_2O的排放进行了连续的观测研究，对观测数据进行了分析；利用生物地球化学模型DNDC(Denitrification and Decomposition)对早晚稻稻田CH_4和N_2O的排放进行了模拟，并与实际观测结果进行了比较；利用DNDC模型对影响稻田CH_4和N_2O排放的共同因子进行了一系列的敏感性实验，分析了各种因子对两种气体综合排放的贡献，提出了合理的减排措施；最后利用DNDC模型对广东省稻田CH_4和N_2O排放量进行了初步估算。 早稻田CH_4排放通量季节变化基本为三峰型，三个阶段的峰值分别出现在返青、分蘖拔节期和成熟期，而且后两个时期的排放峰值非常明显，季节平均排放通量为4.38 mg／m~2·h。晚稻田CH_4排放通量存在明显的三个排放峰值，呈现“前高后低”的趋势，最高峰值出现在分蘖盛期，季节平均排放通量为6.09 mg／m~2·h。稻田水位和土壤Eh(氧化还原电位)值对CH_4排放有明显的影响。当稻田水位在2cm左右时，容易出现CH_4排放的峰值，为了减少稻田CH_4排放应该避免2cm左右的浅水位，或者采取间歇灌溉的方式。早稻田土壤Eh值低于-100mv才有大量的CH_4产生，晚稻田土壤Eh值(-60mv—-150mv)比早稻田的高。不同水稻品种对稻田CH_4排放和水稻的产量有很大的影响。品种1(金优99)和品种2(七丝尖)相比，不仅CH_4排放少而且产量高，所以在选择水稻品种时应选排放少且产量高的。 DNDC模型能较好的模拟出早晚稻田CH_4排放的季节变化规律和主要排放峰值。模式的敏感性表明：①温度和稻田CH_4和N_2O排放之间是一种正相关关系，温度升高会引起稻田CH_4和N_2O排放量的增加，从而又引起温度的升高。②增加土壤有机质含量(SOC)对于稻田CH_4和N_2O的排放都有促进作用；土壤pH对稻田CH_4和N_2O排放的影响是不同的，最大值出现在不同的范围内，CH_4的最大值出现在偏碱性环境中，N_2O则出现在偏酸性环境中。但是这两个因素都是由土壤本身的特性决定的，不同类型的土壤有不同的SOC和pH值，因此通过控制SOC和pH值来减少稻田CH_4和N_2O的排放是不可能。③要想减少稻田CH_4和N_2O的排放只有通过农田管理措施(水管理、施肥等)来实现。根据CH_4和N_2O排放的特点以及敏感性实验，建议在水稻生长初期土壤有机质比较丰富的情况下，尽量使土壤保持在干湿交替的状态；生长中期进行中耕晒田，能 南京气象学院顶士学位论文 广东地区稻田甲烷和氧化亚氮排放及模拟研究 减少CH;的排放;在水稻生长的中后期，由于此时土壤中的有机质大部分 已经被吸收或分解，采用浅水灌溉，为了增加水稻的产量，应追施化肥， 此时水稻田处于淹水状态可以抑制NZO的排放。 利用DNDC模型初步估算出广东省稻田C执和N20的排放量分别为 0 .205一0.557TgC和0.04一0.042TgN。 【关键词】：稻田 甲烷和氧化亚氮排放 DNDC模型 减排措施
【学位授予单位】：南京气象学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S181
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-8
• 第一章 前言8-20
• 1.1 引言8-9
• 1.2 大气中的甲烷9-15
• 1.3 大气中的氧化亚氮15-20
• 第二章 稻田甲烷和氧化亚氮排放及实验研究20-41
• 2.1 稻田甲烷排放20-24
• 2.2 稻田氧化亚氮排放24-30
• 2.3 稻田甲烷和氧化亚氮的实验研究30-32
• 2.4 本研究的目的、内容及特色32
• 2.5 稻田甲烷和氧化亚氮通量的观测及结果分析32-41
• 第三章 模式介绍41-56
• 3.1 DNDC模式概述41-54
• 3.2 DNDC模式的应用54-56
• 第四章 稻田甲烷和氧化亚氮排放的模拟56-74
• 4.1 模型参数的选择56-57
• 4.2 模拟结果及分析57-60
• 4.3 敏感性实验及分析60-74
• 第五章 总结和讨论74-76
• 参考文献76-81
• 致谢81

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