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,多來自于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信息通報》顯示,中國溫室氣體排放的17%來自農業,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%甲烷是由生長在植物根部的微生物產生的;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。清潔發展機制(CDM)方法學——“CMS-017-V01在水稻栽培中通過調整供水管理實踐來實現減少甲烷的排放”(簡稱“指南”),并已經被國家發展改革委批準的自愿碳減排方法學。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項目的備案。本項目嚴格采用指南進行設計,以探索水稻栽培過程中碳減排作為自愿減排項目的經濟性和可行性。項目位于昆明市尋甸回族彝族自治縣河口鎮內2個村委會3個自然村,分別為新村、金發、長家壩,總面積124.5畝。
2項目事前預估
根據方法學的碳層劃分設計了項目基線調查表格,經整理走訪農戶基線調查表格,項目地塊僅含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,其計算公式見圖。
3項目監測
3.1監測樣本
根據指南,每個分組設置不少于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,本項目對于甲烷氣體的田間觀測采用的是靜態箱法。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,一個用于溫度計的密封固定,另一個用于在取樣時的氣體采集。
3.3監測采樣
(1)采樣時,為排除采用時的人為干擾,可在采樣點周圍搭設木橋,以減少采樣時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時進行采樣,每次采100mL。(3)取氣樣時間選擇上午,打開電風扇,使密閉箱內氣體充分混合;第二次、第三次取樣前5分鐘打開風扇進行混合。(4)讀取并記錄箱內外溫度。(5)打開取樣孔,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的單位——云南省環境科學院高原湖泊中心——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,通過excel擬合最佳擬合曲線,得到最佳擬合斜率,然后計算每次箱法觀測的甲烷排放速率,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,導致基線樣地與項目樣地的甲烷排放量基本一樣,因此,項目執行過程中,供水需要嚴格按照指南進行管理。
5.2建議
項目整個周期花費40萬元,其中監測成本占總費用的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,該項目沒有經濟性和可行性,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)的氣相色譜進行分析方法進行替代,需要進行相關研究。
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