稻田温室气体排放研究综述

甲烷和氧化亚氮是稻田的主要温室气体,对全球变暖起着重要的作用。为此,综述了水分管理、施肥方式、品种差异、农耕方式及土壤气候等因素对甲烷和氧化亚氮排放的影响。同时,从综合温室效应角度出发,提出选育适宜的品种、加强水分管理、合理施肥以及选择合适的耕作方式等措施,为发展生态农田系统提供参考。     

基于GOES数据和弱约束变分的地表水热通量估算

基于弱约束的四维变分方法和陆面过程模式发展了一个地表温度的陆面数据同化系统。本文反演了地球静止业务环境卫星(Geostationary operational environmental satellite,GOES)的地表温度,并将反演的地表温度同化入陆面过程模式,改进陆面过程模式中地表水热通量的估算精度。以弱约束的变分方法通过在代价函数中增加弱约束项代替陆面过程模式动力方程组中存在的模式误差,构建新的代价函数并对其优化,从而改善模式中显热与潜热的估算精度。将GOES地表温度与实测地表温度进行比较,其均方根误差(RMSE)作为试验中的观测误差。选择美国通量网AmeriFlux中2个主要农业站点的气象和通量数据作为试验数据,对同化系统进行驱动和验证。结果表明同化后的地表温度、潜/显热估算精度均有提高。其中,各站地表温度RMSE平均仅为1 K,显热通量平均RMSE下降22 W/m2,潜热通量平均RMSE下降26 W/m2。因此结合陆面过程模式的弱约束变分方法同化GOES反演温度产品估算近地表水热通量的方法是有效且可行的。     

青藏高原高寒牧区冷季补饲藏系绵羊温室气体排放特征

为了揭示藏系绵羊温室气体排放特征,在青藏高原高寒牧区采用密封式呼吸箱-气相色谱结合的方法,于2013年冷季对3只身体健康、均重(50.13±1.28)kg的藏系绵羊温室气体(CH4、CO2、N2O)日排放特征进行了研究。试验期间,动物日粮的精料为蒸煮饲料,粗粮为青干草饼。结果表明,藏系绵羊的CH4排放日动态具有明显规律性,排放峰值在8:00和17:00(P0.01),排放峰值的出现时间与饲喂时间基本吻合,最小值出现在次日7:00;CO2的日排放曲线相对平稳;N2O的日变化没有明显规律且排放量极低。在冷季补饲模式下,藏系绵羊的CH4、CO2和N2O日排放量分别为(16.17±1.27)、(549.18±20.63)g·head-1和(0.73±0.32)mg·head-1。     

不同竹炭施用量对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响

以来源于竹材废弃物的生物炭为试验材料,采集宁绍平原典型稻田土壤进行水稻盆栽试验,探究不同竹炭施用量条件下生物炭对稻田温室气体排放的影响。研究结果表明:与空白对照处理相比,来源于竹材废弃物的生物质经炭化后还田对稻田温室气体CH4和N2O排放有显著的抑制作用,且减排效果随着竹炭施用量的增加而增强,生物炭处理的水稻产量亦比空白和常规施肥处理有所提高。施用竹炭条件下,CH4和N2O季节累积排放量比对照处理分别降低了58.2%~91.7%和25.8%~83.8%;相对常规施肥处理而言,降低幅度分别高达64.3%~92.9%和72.3%~93.9%。这可能是由于竹炭所包含的有机碳高度芳香化而具有生物化学和热稳定性,同时竹炭有很大的比表面积和表面吸附能,竹炭的施用可能改善了水稻土理化特性并抑制相关微生物的活性,从而降低了稻田温室气体排放。     

中国畜禽温室气体排放量估算

为探明中国畜禽温室气体排放量及其趋势,该研究在政府间气候变化专家委员会（IPCC,2006）最新公布的畜禽温室气体排放系数和计算方法的基础上,结合中国畜牧业发展实际,估算了全国2000－2007年和各省区2007年畜禽温室气体的排放量。结果表明,全国年平均排放甲烷总量1 002.7万t,氧化亚氮总量57.7万t;2000－2007年期间全国畜禽温室气体排放量总体呈下降的趋势,黄牛甲烷排放量最大,生猪氧化亚氮排放量最大;各省区畜禽温室气体排放量呈现区域集中特点,居前2位的是四川省和河南省。要减少中国畜禽温室     

极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系

主要采用ECMWF的地表和大气产品分析了中国西北极端干旱区大气边界层厚度与地表能量通量的时间变化特征,同时,结合探空加强观测分析了大气边界层演变的可能因素.得出:西北极端干旱区大气边界层厚度呈现出季节性的年际和年代际变化,夏季大气边界层厚度呈下降趋势,春、秋季节呈现出先增加后降低的趋势,冬季以阶段性降低趋势为主,20世纪80年代是大气边界层厚度的转折时期；感热通量是极端干旱区大气边界层发展的主要热力因素；由于夏季净辐射量、地气温差、粗糙度以及风速等因子随时间演变而呈降低趋势,潜热通量呈增加趋势,导致了边界层高度形成的热力作用减弱,边界层厚度降低；同时,粗糙度和风速也是大气边界层发展的主要动力因素,由于边界层粗糙度和风速降低,促使垂直风切变减小,湍流动力作用减弱,也会导致边界层厚度降低.     

农业土壤排放氧化亚氮的影响因素分析

氧化亚氮（Ｎ２Ｏ）是重要的温室气体之一。本文从施肥、灌溉、耕作、种植作物及土地用作改变等方面论述了农业活动对土矿氧化亚氮的影响，并总结限减排措施。     

沼泽垦殖前后土壤呼吸与CH_4通量变化

湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在碳的储存中起着重要作用。湿地垦殖后,在相同季节根层土壤温度明显高于沼泽湿地土壤,但垦殖后土壤有机碳、氮素含量明显降低,C:N比值减小,土壤呼吸通量增大,且具有季节性变化。垦殖8年的农田土壤,呼吸通量大于垦殖15年的农田土壤,弃耕后土壤有机碳含量及土壤呼吸强度有所增加,土壤呼吸通量与土壤温度呈显著正相关关系。沼泽湿地土壤为大气CH4的重要源,通量季节性变化明显,沼泽垦殖后农田土壤成为CH4的汇,不同垦殖年限土壤间CH4通量差异性不大。     

夏季休牧对高寒矮嵩草草甸温室气体排放的影响

以高寒矮嵩草草甸为研究对象，利用密闭箱－气相色谱法，对夏季休牧8a的围栏草地(休牧草地)和全年放牧的草地(放牧草地)的温室气体排放通量、土壤特性和生物量进行了对比研究。结果表明：与放牧草地相比，休牧草地植被盖度较之高41％，单位面积生物量较之高53％。同时，土壤特性也有较大不同；休牧草地的植被－土壤系统CO₂排放通量比放牧草地低20.7％，测定期间两者CO₂排放通量以每天每公顷排放C的质量计分别为30.7和38.7 kg·(hm²·d)^-1；试验期间高寒矮嵩草草甸植被－土壤系统是大气CH₄的弱汇，休牧后草地土壤对CH₄的吸收能力增强，休牧和放牧草地CH₄的平均吸收强度分别为28.1和21.9 g·(hm²·d)^-1；休牧草地土壤N₂O排放通量比放牧草地低，两者排放通量分别为4.5和7.6 g·(hm²·d)^-1。可见，夏季休牧措施降低了草地对大气中温室气体浓度增加的贡献。