水稻栽培供水管理碳减排的探索论文
1引言
政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告的结论指出:气候系统变暖是毋庸置疑的,人类活动致全球变暖的可信度已超过95%。由人类活动造成的主要甲烷来源是农业,多来自于牲畜的肠道与粪便以及水稻栽培。《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》显示,中国温室气体排放的17%来自农业,其中CH4和N2O别占全国排放总量的50.15%和92.47%。稻田排放的80%至90%甲烷是由生长在植物根部的微生物产生的;其中一些气体溶解于水,但大部分甲烷与水一道被植物的根吸收,随后传送到茎和叶,并最终逃逸到大气中。清洁发展机制(CDM)方法学——“CMS-017-V01在水稻栽培中通过调整供水管理实践来实现减少甲烷的排放”(简称“指南”),并已经被国家发展改革委批准的自愿碳减排方法学。截至目前,清洁发展机制网站及国家发展改革委相关网站还未发现该类项目的备案。本项目严格采用指南进行设计,以探索水稻栽培过程中碳减排作为自愿减排项目的经济性和可行性。项目位于昆明市寻甸回族彝族自治县河口镇内2个村委会3个自然村,分别为新村、金发、长家坝,总面积124.5亩。
2项目事前预估
根据方法学的碳层划分设计了项目基线调查表格,经整理走访农户基线调查表格,项目地块仅含2个碳层,分别为施用农家肥和不施用有机肥。根据指南,利用默认值估算减排量,即利用IPCCTierI方法推荐的默认值计算减排量,其计算公式见图。
3项目监测
3.1监测样本
根据指南,每个分组设置不少于3块观测样点,同时对应3块基线参照稻田,每个分组共计6个观测点,两种分组共计12个。由于小街与糯基存在地域差异,因此,两地各分两种分组,即需要24个观察点,按照碳层比例进行随机抽样。
3.2监测工具
根据指南要求,本项目对于甲烷气体的田间观测采用的是静态箱法。封闭箱体直径400mm,高1000mm,箱体为圆柱形箱体,箱体材料为白色PVC,具有反光隔热作用;箱盖依箱体而进行密封设计,防止不漏气;箱盖中央内部安装一个小功率直流电源风扇;风扇两侧分别设计2个小孔,一个用于温度计的密封固定,另一个用于在取样时的气体采集。
3.3监测采样
(1)采样时,为排除采用时的人为干扰,可在采样点周围搭设木桥,以减少采样时对采样箱内外水稻植株的损坏。(2)安放好采样箱后,分0、30、60min时进行采样,每次采100mL。(3)取气样时间选择上午,打开电风扇,使密闭箱内气体充分混合;第二次、第三次取样前5分钟打开风扇进行混合。(4)读取并记录箱内外温度。(5)打开取样孔,用100mL的注射器抽取箱内合甲烷空气,然后排空,第二次抽取箱内含甲烷空气,密封两端。(6)采集的样品,送到拥有甲烷监测资质的单位——云南省环境科学院高原湖泊中心——采用氢火焰离子化检测器(FID)的'气相色谱进行分析。
4分析结果
根据每个样点每次监测的甲烷浓度(ppm),首先计算甲烷单位面积排放量,通过excel拟合最佳拟合曲线,得到最佳拟合斜率,然后计算每次箱法观测的甲烷排放速率,最后计算每一区组甲烷平均排放速率,最终得到甲烷的减排量。新村单位面积甲烷减排量为19.26tCO2e,长家坝单位面积甲烷减排量为4.01tCO2e。与默认值单位面积减排量2.83tCO2e相比,以长家坝单位面积的减排量作为该次实验的单位面积减排量较为合适。因此,该项目124.5亩的稻田减排量为33.3t(计算公式:4.01吨/ha*8.3ha=33.3t)。
5结论及建议
5.1田间供水管理
在水稻生长过程中,基线对照样地应该一直有水覆盖,但基线样地出了一段时间的缺水,导致基线样地与项目样地的甲烷排放量基本一样,因此,项目执行过程中,供水需要严格按照指南进行管理。
5.2建议
项目整个周期花费40万元,其中监测成本占总费用的93.3%,而124.5亩水稻田仅能产生33.3tCO2e,即使每吨二氧化碳100元人民币的话,也仅能产生3330元的收益,该项目没有经济性和可行性,因此,建议一方面加大项目面积,增加碳减排量,减少成本;另一方面将甲烷氢火焰离子化检测器(FID)的气相色谱进行分析方法进行替代,需要进行相关研究。
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