水稻栽培供水管理碳減排的探索論文
1引言
政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(IPCC)第5次評估報告的結論指出:氣候系統變暖是毋庸置疑的,人類(lèi)活動(dòng)致全球變暖的可信度已超過(guò)95%。由人類(lèi)活動(dòng)造成的主要甲烷來(lái)源是農業(yè),多來(lái)自于牲畜的腸道與糞便以及水稻栽培�！吨腥A人民共和國氣候變化初始國家信息通報》顯示,中國溫室氣體排放的17%來(lái)自農業(yè),其中CH4和N2O別占全國排放總量的50.15%和92.47%。稻田排放的80%至90%甲烷是由生長(cháng)在植物根部的微生物產(chǎn)生的;其中一些氣體溶解于水,但大部分甲烷與水一道被植物的根吸收,隨后傳送到莖和葉,并最終逃逸到大氣中。清潔發(fā)展機制(CDM)方法學(xué)——“CMS-017-V01在水稻栽培中通過(guò)調整供水管理實(shí)踐來(lái)實(shí)現減少甲烷的排放”(簡(jiǎn)稱(chēng)“指南”),并已經(jīng)被國家發(fā)展改革委批準的自愿碳減排方法學(xué)。截至目前,清潔發(fā)展機制網(wǎng)站及國家發(fā)展改革委相關(guān)網(wǎng)站還未發(fā)現該類(lèi)項目的備案。本項目嚴格采用指南進(jìn)行設計,以探索水稻栽培過(guò)程中碳減排作為自愿減排項目的經(jīng)濟性和可行性。項目位于昆明市尋甸回族彝族自治縣河口鎮內2個(gè)村委會(huì )3個(gè)自然村,分別為新村、金發(fā)、長(cháng)家壩,總面積124.5畝。
2項目事前預估
根據方法學(xué)的碳層劃分設計了項目基線(xiàn)調查表格,經(jīng)整理走訪(fǎng)農戶(hù)基線(xiàn)調查表格,項目地塊僅含2個(gè)碳層,分別為施用農家肥和不施用有機肥。根據指南,利用默認值估算減排量,即利用IPCCTierI方法推薦的默認值計算減排量,其計算公式見(jiàn)圖。
3項目監測
3.1監測樣本
根據指南,每個(gè)分組設置不少于3塊觀(guān)測樣點(diǎn),同時(shí)對應3塊基線(xiàn)參照稻田,每個(gè)分組共計6個(gè)觀(guān)測點(diǎn),兩種分組共計12個(gè)。由于小街與糯基存在地域差異,因此,兩地各分兩種分組,即需要24個(gè)觀(guān)察點(diǎn),按照碳層比例進(jìn)行隨機抽樣。
3.2監測工具
根據指南要求,本項目對于甲烷氣體的田間觀(guān)測采用的是靜態(tài)箱法。封閉箱體直徑400mm,高1000mm,箱體為圓柱形箱體,箱體材料為白色PVC,具有反光隔熱作用;箱蓋依箱體而進(jìn)行密封設計,防止不漏氣;箱蓋中央內部安裝一個(gè)小功率直流電源風(fēng)扇;風(fēng)扇兩側分別設計2個(gè)小孔,一個(gè)用于溫度計的密封固定,另一個(gè)用于在取樣時(shí)的氣體采集。
3.3監測采樣
(1)采樣時(shí),為排除采用時(shí)的人為干擾,可在采樣點(diǎn)周?chē)钤O木橋,以減少采樣時(shí)對采樣箱內外水稻植株的損壞。(2)安放好采樣箱后,分0、30、60min時(shí)進(jìn)行采樣,每次采100mL。(3)取氣樣時(shí)間選擇上午,打開(kāi)電風(fēng)扇,使密閉箱內氣體充分混合;第二次、第三次取樣前5分鐘打開(kāi)風(fēng)扇進(jìn)行混合。(4)讀取并記錄箱內外溫度。(5)打開(kāi)取樣孔,用100mL的注射器抽取箱內合甲烷空氣,然后排空,第二次抽取箱內含甲烷空氣,密封兩端。(6)采集的樣品,送到擁有甲烷監測資質(zhì)的單位——云南省環(huán)境科學(xué)院高原湖泊中心——采用氫火焰離子化檢測器(FID)的'氣相色譜進(jìn)行分析。
4分析結果
根據每個(gè)樣點(diǎn)每次監測的甲烷濃度(ppm),首先計算甲烷單位面積排放量,通過(guò)excel擬合最佳擬合曲線(xiàn),得到最佳擬合斜率,然后計算每次箱法觀(guān)測的甲烷排放速率,最后計算每一區組甲烷平均排放速率,最終得到甲烷的減排量。新村單位面積甲烷減排量為19.26tCO2e,長(cháng)家壩單位面積甲烷減排量為4.01tCO2e。與默認值單位面積減排量2.83tCO2e相比,以長(cháng)家壩單位面積的減排量作為該次實(shí)驗的單位面積減排量較為合適。因此,該項目124.5畝的稻田減排量為33.3t(計算公式:4.01噸/ha*8.3ha=33.3t)。
5結論及建議
5.1田間供水管理
在水稻生長(cháng)過(guò)程中,基線(xiàn)對照樣地應該一直有水覆蓋,但基線(xiàn)樣地出了一段時(shí)間的缺水,導致基線(xiàn)樣地與項目樣地的甲烷排放量基本一樣,因此,項目執行過(guò)程中,供水需要嚴格按照指南進(jìn)行管理。
5.2建議
項目整個(gè)周期花費40萬(wàn)元,其中監測成本占總費用的93.3%,而124.5畝水稻田僅能產(chǎn)生33.3tCO2e,即使每噸二氧化碳100元人民幣的話(huà),也僅能產(chǎn)生3330元的收益,該項目沒(méi)有經(jīng)濟性和可行性,因此,建議一方面加大項目面積,增加碳減排量,減少成本;另一方面將甲烷氫火焰離子化檢測器(FID)的氣相色譜進(jìn)行分析方法進(jìn)行替代,需要進(jìn)行相關(guān)研究。
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