中国主要农业源温室气体排放及减排对策

近年来温室气体的大量排放以及由此造成的全球气候变暖引起了人们的广泛关注,减缓温室气体排放已成为一个急需解决的问题.CO2、CH4和N2O是几种主要的温室气体,在全球变暖中起着非常重要的作用.农业生产活动是温室气体CH4和N2O最重要的排放源之一,本文从减少水稻田和反刍动物CH4气体排放、利用农业有机废弃物进行CO2气体施肥以减少秸秆燃烧和畜禽粪便随意堆置过程中CH4和N2O排放以及调整农田氮肥施用方法减少土壤N2O排放等几个方面总结了在中国农业生产过程中可以减缓温室气体排放的一些措施,以期在这些方面为中国温室气体减排和缓解全球气候变暖作出积极的贡献.     

土壤CH4产生机理及其排放的影响因素

CH4是引起全球变暖的温室气体之一,土壤是CH4的重要排放源和汇,土壤CH4的研究对控制CH4排放、延缓气候变暖具有重要意义。在介绍土壤CH4产生与排放机理的基础上,概述了土壤理化特性、土地利用方式、农业管理措施等对土壤CH4排放的影响,并在此基础上对土壤CH4及其他温室气体的研究进行了展望。     

C3与C4对反刍动物甲烷产量和瘤胃体外发酵特性的影响

C3、C4植株之间存在诸多差异,运用这些差异已经在不同的领域开展了应用研究,但是在对反刍动物体外的发酵影响的研究较少,近年来关于C3和C4植物对反刍动物瘤胃发酵及产奶量等方面的影响问题已经成为热点问题。文章主要从瘤胃中甲烷的产生机理、影响反刍动物瘤胃发酵甲烷产量因素等方面比较了C3和C4植物对反刍动物甲烷产量和发酵参数的影响。     

前茬季节稻草还田时间对稻田CH_4排放的影响

通过盆栽试验研究了前茬季节稻草还田时间对稻田CH4排放的影响。与前茬季节前施用稻草(稻草早)相比,水稻移栽前施用稻草(稻草晚)的处理CH4排放量增加了3.04(1996年)和7.12(1997年)倍。稻草还田时间还明显影响CH4排放和土壤Eh的季节变化。稻草晚处理土壤Eh在整个水稻生长期皆处于适宜CH4产生的水平,所以整个水稻生长期皆有CH4排放(经历烤田后例外),而稻草早处理水稻移栽42d后土壤Eh才降为负值,在此期间几乎没有CH4排放。     

不同耕作方式与施氮水平下稻田CH4排放的动态变化

【目的】探讨耕作方式和施氮肥对稻田CH4排放的影响。【方法】设常耕、免耕两种耕作方式和施氮、不施氮两种施氮模式共4个处理,研究其CH4排放随水稻生长的动态变化和日变化的规律。【结果】各处理稻田CH4排放表现为双峰型模式,峰期分别出现在分蘖期和抽穗期。水稻拔节前,免耕明显降低稻田CH4的排放通量。水稻拔节后,免耕稻田CH4排放通量高于常耕稻田。免耕水稻全生育期稻田CH4排放量比常耕减少32.35%。两种耕作方式下,与不施氮处理相比,施用氮肥提高稻田CH4排放通量2.73~3.26倍。常耕、免耕稻田CH4排放的日变化存在差异。免耕稻田CH4排放通量峰值出现较晚,低谷期出现较早,日变化幅度较小。【结论】免耕水稻全生育期稻田CH4排放通量比常耕低,施用氮肥显著提高稻田CH4的排放。     

麦季稻秆施用对后续稻季CH4产生 氧化及排放的影响

通过室内培养和田间试验研究了2007年麦季稻秆施用对2008年稻季CH4产生潜力、氧化潜力和排放通最的影响.结果表明,水稻生长前期,稻秆还田处理的CH4氧化潜力仅在水稻移栽后19 d时表现为显著高于稻秆不还田处理,而两处理的CH4产生潜力与排放通量均无显著差异;水稻生长中期,两处理的CH4氧化潜力无显著差异,稻秆还田处理的CH4产生潜力及排放通量均显著高于稻秆不还田处理,其中稻秆还田处理的CH4产生潜力是稻秆不还田处理的2～4倍;水稻生长后期,两处理的CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量均无显著差异.CH4排放主要发生在水稻生长中期.水稻全生育期内,稻秆还田处理的CH4排放总量为稻秆不还田处理的1.4倍.     

水分管理影响稻田甲烷排放研究进展

水分管理是影响稻田甲烷(CH4)产生、氧化与排放的重要因素之一.根据国内外文献资料,综述了非水稻生长期和水稻生长期水分管理对稻田CH4产生排放的影响,以及非水稻生长期水分管理对水稻生长期CH4产生排放的影响,并提出有待研究的内容.综合多年的研究结果表明,冬季淹水不仅引起冬季(非水稻生长期)CH4的大量排放,还影响水稻生长期CH4排放量.非水稻生长期土壤水分含量越高,随后水稻生长期CH4排放量越大,产生和氧化能力越强.水稻生长期烤田相对于持续淹水能大量减少CH4排收.     

不同稻草还田方式对稻田温室气体排放影响研究

本文以双季稻区早稻不同稻草还田方式田间试验为基础,采用静态箱法/气相色谱法测定3种稻草还田方式早稻期间的CH4、N2O排放速率。结果表明:不同稻草还田方式对稻田CH4的排放速率影响很大。免耕还田能降低CH4排放速率,翻耕还田和旋耕还田的CH4排放速率无明显差异;免耕还田的CH4排放峰值比翻耕还田和旋耕还田分别降低67.0%、54.3%,并迟7天出现;免耕还田CH4排放速率平均值比翻耕还田和旋耕还田分别降低了24.3%和27.0%;翻耕还田和旋耕还田CH4排放主要集中在早稻生长前期,而免耕还田CH4排放主要集中在中后期。旋耕还田和免耕还田的N2O排放峰值比翻耕推迟10天;免耕还田N2O排放速率平均值分别比翻耕还田和旋耕还田降低42.1%和16.7%。试验证明,免耕还田能降低稻田的CH4、N2O排放速率。     

耕作方式和氮肥对稻田CH4排放的影响及与土壤还原物质间的关系

探讨不同耕作方式下氮肥调节对稻田CH4排放及与土壤还原物质间的关系。通过田间试验研究水稻在常耕与免耕2种耕作方式、3种施氮量（N0、N1、N2）和2种施氮方式（F1、F2）条件下,稻田CH4排放的动态变化规律。结果表明：各处理CH4排放通量均呈双峰曲线变化规律,峰期分别出现在分蘖期和抽穗期,拔节前稻田CH4排放占水稻全生育期排放量的75.12% 。免耕能显著降低稻田CH4排放,氮肥极显著地促进稻田CH4排放。重施基蘖肥有利于降低免耕稻田CH4的排放,重施穗肥有利于降低常耕稻田CH4的排放。耕作方式和施氮方式对稻田CH4排放的互作效应显著,其中免耕和重基蘖肥搭配能极显著降低稻田CH4排放。耕作方式和氮肥调节对稻田CH4排放的影响与稻田土壤还原物质总量,活性还原物质量及Fe2+含量的变化密切相关。     

淡水养殖系统温室气体CH4和N2O排放量研究进展

2016年全球鱼类产量达到1.71亿t,对动物蛋白消费量的贡献率为17%。淡水养殖是鱼类产品的重要来源,贡献率为30%,大量投喂饲料强烈影响着水体CH4和N2O排放。本文综合分析了淡水养殖系统CH4和N2O排放的特征,稻田转变为具有曝气增氧系统的养殖塘降低了CH4排放,而转变为普通(粗放型)养殖塘则显著提高了CH4排放。稻鱼共作改变了稻田系统CH4和N2O排放,促进了深水层(>11.5 cm)稻田CH4和N2O排放,相反却降低了浅水层(<11.5 cm)稻田CH4和N2O排放;整合全球数据,稻鱼共作稻田在不同类型淡水养殖系统中具有较高的CH4和N2O排放系数,降低水层深度是减缓稻鱼共作稻田温室气体排放的重要途径。与粗放型养殖相比,集约化淡水养殖系统虽然N2O排放系数较高,但是CH4排放量和综合温室效应很低,是淡水养殖发展的方向。全球淡水养殖系统CH4排放量初步估计为6.04 Tg,N2O排放量为36.7 Gg。提升淡水养殖系统集约化水平是提高饲料转化系数、减缓温室气体排放和削减对水体环境负荷的重要途径,是实现可持续发展的关键。     

营养因素对反刍动物甲烷排放影响的研究现状

反刍动物是甲烷的主要排放源之一,其甲烷排放量占世界甲烷排放总量的15%-25%。笔者综述了粗料类型、日粮精粗比、饲草加工处理方式、饲料添加剂及日粮营养平衡调控技术对反刍动物甲烷排放量的影响。结果表明,给动物饲喂细碎的牧草、增加日粮中的精料比例、饲料中添加适当的添加剂均可减少反刍动物的甲烷排放量。     

反刍动物饲养中甲烷气体排放测定技术的研究进展

总结了目前在国际上测定反刍动物甲烷排放时几类常用技术的测定原理,主要包括质量平衡法、反演式气体扩散模型以及示踪法等。已建立的各项测定技术其准确性差异较小,但在其灵活性、代表性和广适性上具有较明显差异。如质量平衡技术的主要限制因素是反刍动物生活环境的改变、难以区分反刍动物与废弃物的甲烷排放和试验费用高等;而微气象学技术的主要限制因素是对甲烷排放气团的不完全测定、估算结果可能偏高、试验费用高或复杂的气象条件和养殖场观测条件等;气体示踪技术的主要缺陷是测定结果变异较高。这些方法中,反演式气体扩散模型技术和六氟化硫示踪技术因测定结果的较高代表性、广适性等特点,在我国反刍动物甲烷排放因子的定量化测定过程中可能具有非常广泛的应用前景。     

瘤胃甲烷抑制剂研究进展

反刍动物瘤胃的甲烷排放对环境的变化起到了至关重要的作用,同时就饲料利用率而言,也是一种能量损失,因此,采取必要的措施来解决瘤胃甲烷气体释放量这一问题已经迫在眉睫。主要就甲烷抑制剂对降低瘤胃甲烷排放量进行了归纳。     

生活污水净化沼气池的建设

生活污水净化沼气池是运用沼气技术分散处理居民生活污水和粪便污水,具有投资小、建造简单、不占用土地、耗能少和具有较好的社会效益等特点。分析了生活污水净化沼气池原理、结构以及污水分流制和合流制两种工艺流程,重点介绍了生活污水净化沼气池的施工工艺。     

温度与pH对静态厌氧发酵产甲烷的影响

[目的]筛选静态厌氧发酵产甲烷的最佳试验条件.[方法]自行研制甲烷厌氧发酵装置生物反应器,以牛、兔和熊的粪便为发酵物料,对甲烷产生的最适温度、物料发酵初始pH以及物料的初始碳氮比对甲烷产生的影响进行研究.[结果]发酵温度为35℃,物料的初始pH为7时可获得最大的甲烷产量,牛粪的碳氮比最适合发酵产甲烷气.改变发酵温度和物料初始pH对总产气量有影响,但对发酵周期影响不大.[结论]该研究可为利用家畜粪便制造沼气提供理论依据和参考.     

改性凹土对垃圾填埋气中甲烷气体的吸附性能研究

[目的]探讨硅烷偶联剂KH550改性凹土对垃圾填埋气中甲烷气体吸附性能的影响效果。[方法]将凹土经4 mol/L盐酸酸化处理,超声分散后,加入硅烷偶联剂KH550,制备改性凹土。对改性凹土进行扫描电子显微镜分析和傅里叶变换红外光谱仪分析,研究改性凹土对甲烷气体吸附量的影响以及温度对其的影响。[结果]由扫描电镜和红外光谱分析可知,硅烷偶联剂KH550对凹土表面起到了良好的修饰改性作用;经硅烷偶联剂改性后的凹土对甲烷气体的吸附量与改性前相比显著提高,在1 MPa气压下,比改性前提高1倍;在一定温度范围内,改性凹土对甲烷的吸附量随温度升高而降低。[结论]改性凹土能有效去除垃圾填埋气中的甲烷气体,可为进一步工业应用提供依据。     

沼气肥在果树上的施肥技术

近年来,随着农村沼气池的大量兴建,产生的沼气肥逐渐取代人畜粪尿成为现代有机肥的主力军。施用沼气肥不仅能达到改良土壤的作用,还可以减少对化肥的依赖。同时还能提高果树的产量,改善果实的品质,提高果实的市场竞争力。较为详细地介绍了沼气肥的施用技术,以期能为果树生产实践提供帮助。     

垃圾填埋场CH4产气模型的研究

通过对各种产气模型的比较,选择Marticorena模型对垃圾填埋场CH4的产气量进行预测,并通过加速降解生化试验,测定垃圾最大产CH。潜能为55．86m^2／t,并估算到2020年填埋场的CH4产生量将达到98．4亿Nm^3。     

人为补水对扎龙芦苇湿地甲烷排放的影响

为研究人为补水对芦苇湿地甲烷排放的影响,分别在补水前5 d、补水后10、20和30 d测定了扎龙芦苇湿地淹水区RH和未淹水区RA的甲烷排放通量。结果表明,补水后30 d RH水深由20 cm上升至120 cm,甲烷排放通量由3.13 mg/(m2·h)增至9.60 mg/(m2·h),是对照组CH的1.62倍;RA在补水后30 d水深达到10 cm,甲烷排放通量由2.80 mg/(m2·h)上升至18.96 mg/(m2·h),为对照组CA的5.31倍。补水期间,RH的水深增加刺激了芦苇生长,从而为甲烷产生提供了更多底物,并增强了厌氧条件,导致甲烷排放增大;RA淹水后,大量有机质分解为甲烷产生提供了碳源以及通气状况的改变是促进其甲烷大量排放的原因。研究表明人为补水过程促进了淹水区和非淹水区的甲烷排放,建议在评估湿地甲烷排放时应考虑人为补水因素。     

水稻根系对甲烷传输速率的影响

以不同水稻品种为材料 ,通过实验室手段测定水培稻株甲烷传输速率 ,研究水稻根系对甲烷传输的影响。结果表明 :在水培液中加叠氮化钠对汕优 63和冒子头的甲烷传输都有一定的抑制作用 ,但使 2个品种甲烷传输速率明显减小的浓度不一致 ,汕优 63为 0 .1× 10 - 8,冒子头为 0 .5× 10 - 8。说明品种间对叠氮化钠耐性存在差异。通过进一步对汕优 63水稻根系剪切处理表明 :剪根后甲烷传输速率随之改变 ,留根条数、根重与甲烷传输速率的变化均呈明显的线性正相关 ;仅切除根尖 ,甲烷传输速率大幅度下降 ,降低了 5 0 .8%。这些结果说明稻根的主动吸收 ,对稻体的甲烷传输起十分重要的作用