水稻栽培供水管理碳減排的探索論文

　　1引言

　　政府間氣候變化專門委員會(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,人類活動致全球變暖的可信度已超過95%。由人類活動造成的主要甲烷來源是農業,多來自於牲畜的腸道與糞便以及水稻栽培。《中華人民共和國氣候變化初始國家資訊通報》顯示,中國溫室氣體排放的17%來自農業,其中CH4和N2O別佔全國排放總量的50.15%和92.47%。稻田排放的80%至90%甲烷是由生長在植物根部的微生物產生的;其中一些氣體溶解於水,但大部分甲烷與水一道被植物的根吸收,隨後傳送到莖和葉,並最終逃逸到大氣中。清潔發展機制(CDM)方法學——“CMS-017-V01在水稻栽培中透過調整供水管理實踐來實現減少甲烷的排放”(簡稱“指南”),並已經被國家發展改革委批准的自願碳減排方法學。截至目前,清潔發展機制網站及國家發展改革委相關網站還未發現該類專案的備案。本專案嚴格採用指南進行設計,以探索水稻栽培過程中碳減排作為自願減排專案的經濟性和可行性。專案位於昆明市尋甸回族彝族自治縣河口鎮內2個村委會3個自然村,分別為新村、金髮、長家壩,總面積124.5畝。

　　2專案事前預估

　　根據方法學的碳層劃分設計了專案基線調查表格,經整理走訪農戶基線調查表格,專案地塊僅含2個碳層,分別為施用農家肥和不施用有機肥。根據指南,利用預設值估算減排量,即利用IPCCTierI方法推薦的預設值計算減排量,其計算公式見圖。

　　3專案監測

　　3.1監測樣本

　　根據指南,每個分組設定不少於3塊觀測樣點,同時對應3塊基線參照稻田,每個分組共計6個觀測點,兩種分組共計12個。由於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個觀察點,按照碳層比例進行隨機抽樣。

　　3.2監測工具

　　根據指南要求,本專案對於甲烷氣體的田間觀測採用的是靜態箱法。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;箱蓋依箱體而進行密封設計,防止不漏氣;箱蓋中央內部安裝一個小功率直流電源風扇;風扇兩側分別設計2個小孔,一個用於溫度計的密封固定,另一個用於在取樣時的氣體採集。

　　3.3監測取樣

　　(1)取樣時,為排除採用時的人為干擾,可在取樣點周圍搭設木橋,以減少採樣時對取樣箱內外水稻植株的損壞。(2)安放好取樣箱後,分0、30、60min時進行取樣,每次採100mL。(3)取氣樣時間選擇上午,開啟電風扇,使密閉箱內氣體充分混合;第二次、第三次取樣前5分鐘開啟風扇進行混合。(4)讀取並記錄箱內外溫度。(5)開啟取樣孔,用100mL的注射器抽取箱內合甲烷空氣,然後排空,第二次抽取箱內含甲烷空氣,密封兩端。(6)採集的樣品,送到擁有甲烷監測資質的單位——雲南省環境科學院高原湖泊中心——採用氫火焰離子化檢測器(FID)的'氣相色譜進行分析。

　　4分析結果

　　根據每個樣點每次監測的甲烷濃度(ppm),首先計算甲烷單位面積排放量,透過excel擬合最佳擬合曲線,得到最佳擬合斜率,然後計算每次箱法觀測的甲烷排放速率,最後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,長家壩單位面積甲烷減排量為4.01tCO2e。與預設值單位面積減排量2.83tCO2e相比,以長家壩單位面積的減排量作為該次實驗的單位面積減排量較為合適。因此,該專案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

　　在水稻生長過程中,基線對照樣地應該一直有水覆蓋,但基線樣地出了一段時間的缺水,導致基線樣地與專案樣地的甲烷排放量基本一樣,因此,專案執行過程中,供水需要嚴格按照指南進行管理。

　　5.2建議

　　專案整個週期花費40萬元,其中監測成本佔總費用的93.3%,而124.5畝水稻田僅能產生33.3tCO2e,即使每噸二氧化碳100元人民幣的話,也僅能產生3330元的收益,該專案沒有經濟性和可行性,因此,建議一方面加大專案面積,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)的氣相色譜進行分析方法進行替代,需要進行相關研究。