水稻系统甲烷和一氧化二氮减排
大米在温室气体排放方面需要特别注意由于独特的两栖的作物。大约90%的
Ol霁
收获面积(公顷)0 - 100000 100001 - 500000 500001 - 750000 750001 - 1000000 | 1000001 - 3000000 | 3000001 - 5000000■5000001 - 28074000
图9.2。从FAOSTAT全球玉米产量2007(数据,2009;地图由戴夫•霍德森国际玉米和小麦改良中心)。
表9.1。农业减排潜力评估(从巴克et al ., 2007)。
百万t
缓解这些选项CO2-eq /
1260年恢复种植有机土壤
改善农田管理(包括农学、养分管理、耕作/ 1110雷竞技csgo
残留管理)和水管理(包括灌溉和排水)和储备品/农林复合经营
改善牧场管理(包括放牧强度,提高生产率,810
营养管理、消防管理和物种的介绍)
退化土地恢复(使用侵蚀控制,有机690年修正案和营养
修正案)
改善水稻管理210
改善牲畜管理(包括改进的喂养方法,另外饮食- 260
tife、育种和其他结构性变化)和改进的肥料管理(改进的存储和处理和厌氧消化)
假设C价格上涨到2030年的100美元/ t CO2-eq。
大米的土地,至少暂时,淹没了。洪水政权有效地确定所有元素周期的稻田和代表了主要的温室气体排放的先决条件,甲烷。稻田的具体作用在全球甲烷预算也导致一些详细的评论关于这个话题(Wassmann et al, 2004年,2007年;燕等人,2005;李等人,2006),所以本章的重点是一些新见解来源于最近公布的数据,即在升级和缓解。
洪水灌溉的田地是天生的,旱作和深水水稻,但持续时间和深度的洪水变化在这些广泛的生态系统。灌溉水稻种植以堤围领域与一个或多个确定灌溉作物/年。通常,农民试图保持5 - 10厘米的水(“洪水”)。旱作水稻种植以堤围领域充斥着雨水的至少一部分的种植季节水深超过100厘米不超过10天。在世界范围内,大约有5400万公顷旱作水稻。在灌溉和雨养的低地、字段主要是尿(湿耕种)移植是建立作物的常规方法。洪涝在生态系统、领域遭受周期性地从多余的水和不受控制的,深的洪水。关于11 - 14全球百万公顷容易发生洪涝的低地。在许多水稻生产地区,水稻种植的单作每年两种作物。然而,重要地区的大米也与一系列non-rice作物生长在旋转,其中包括约15 - 20百万公顷稻麦系统。 The rice-wheat system comprises nearly2400万年在亚洲公顷耕地。此外,它增加了复杂性,种植水稻在淹水条件下,小麦需要排水性良好的土壤。缓解策略,该系统由Wassmann et al。(2004)。概括性的总结的潜力不同水稻减少温室气体排放的管理实践可以发现在表9.2。
机制并升级
CH4排放
稻田甲烷排放量的大小和模式主要是由水情和有机的输入,在较小程度上土壤类型、天气、耕作管理、残留和化肥,水稻品种。洪水的土壤是一个持续的CH4排放的先决条件。赛季排水、共同灌溉实践主要采用水稻种植地区的中国和日本,大大减少了甲烷的排放。同样,水稻环境不安全的水供应,即
作物
管理实践
效果
地位的研究效果
的研究现状
效果
的研究现状
玉米和小麦免耕
作物残渣滞留
加强作物轮作
及时的氮肥位置
大米
通过减少燃料的使用(西确认和Marland, 2002)
潜在的减少通过C封存(Govaerts等,2009)
减少通过C
封存(Govaerts等,2009)
潜在的减少通过C封存(Govaerts et al,
2009)
减少通过提高效率和减少化肥的使用减少C对化肥生产成本
需要更多的研究
确认
需要更多的研究
确认
间歇灌溉
免耕
作物残渣滞留
加强作物轮作:从双转向种植的三倍
及时的氮肥位置
间歇灌溉
减少通过增加确认WUEa和C抽水灌溉用水成本的降低
通过减少燃料的使用(2002年西保Marland)潜在的减少通过C封存(Govaerts et al。
2009)
潜在的减少通过C封存
减少通过增加土壤的结构和曝气
减少通过增加土壤的结构和曝气
需要更多的研究
需要更多的研究
减少通过提高确认效率,减少化肥的使用减少C对化肥生产成本
减少通过增加确认WUE抽水灌溉用水和降低燃料成本
需要更多的研究
确认
通过增加高C输入(大量引用可能)排放通过洪水时间更长
没有影响(Wassmann等,1994)
通过减少氧气流入土壤(大量引用可能)
确认
增加了通过增加C和N循环
通过增加C增加
和N循环可能增加与豆类在旋转
需要更多的研究
需要更多的研究
需要更多的研究
减少通过特定站点确认N管理,改进的时机N应用程序和其他最佳管理实践(Matson et al ., 1998;斯奈德等,2007)减少通过增加确认WUE抽水灌溉用水和降低燃料成本
需要更多的研究
确认
定位:根据总体N管理
特定场地:根据背景排放在休耕期间可强降雨后高
减少通过提高效率,减少损失,减少化肥的使用
冲突的结果;没有影响或增加排放;假设链接过多的氮肥
需要更多的研究
需要更多的研究
需要更多的研究
大量的野外观察确认没有影响或增加
aWUE,中水回用效率;温室气体,温室气体。
旱作水稻,比灌溉水稻排放的潜力较低。有机输入刺激CH4排放只要字段保持淹没了。除了管理因素,CH4排放也受到土壤参数和气候的影响。raybet雷竞技最新
尽管越来越多的田间试验从稻田CH4排放,估计仍然是主要的不确定性。密集的现场测量运动清楚地揭示了复杂的相互作用的水政权排放的主要决定因素一方面另一方面和其他几个影响因素。鉴于大米生产系统的多样性,可靠的CH4排放升级需要高度差异化的管理实践和自然因素。建模方法开发了模拟CH4排放大量的输入参数的函数,即管理模式以及土壤和气候raybet雷竞技最新参数。尽管近年来相当大的进展,可用仿真模型从稻田温室气体排放前需要有针对性验证可以用于可靠的排放计算。
水稻种植的国家都签署和批准联合国气候变化框架公约(UNFCCC)和作为承诺的一部分,所有签约国提交国家温室气体排放的库存(国家行业集团公司)作为国家通讯的一部分。raybet雷竞技最新《联合国气候变化框架公约》进行了政府间气候变化专门委员会(IPCC)定义的指导方针,让国家来计算排放量以类似的方式。雷竞技手机版appraybet雷竞技最新政府间气候变化专门委员会
原准则发表在1994年,1996年修订他们(联合国政府间气候变化专门委员会,1997年)和2006年(联合国政府间气候变化专门委员会,2006);也发表好的实践指导和不确定性管理国家温室气体清单(联合国政府间气候变化专门委员会,2000)。在这些努力简化报告国家行业集团公司,土地利用部门被证明是特别具有挑战性。
整个联合国政府间气候变化专门委员会的指导方针是相当简单的协议,允许国家(称为“党”在《联合国气候变化框架公约》背景下)来计算发射率即使级别的信息在不同的领域(雷竞技手机版app如土地利用)可能不是那么详细。因此,应该说,这些指导原则不能被视为本身作为一种科学方法,但更像一个标准化的会计方案排放。然而,所有国家有效地形成了国家组织专家编制他们的国家行业集团雷竞技手机版app公司和这些使用最可靠的统计数据(如土地使用)可以在各自的国家。
政府间气候变化专门委员会准则区分活动数据,排放因子和缩放因子(见表9.3)。排放因素区分一级(全局缺省值;只要没有使用区域测量可用)和二级(基于排放在各自的国家)进行测量。
图9.4显示数据从埃德加获得数据库(Olivier Berdowski, 2001;奥利弗et al ., 2001),结果在编译和扩展。两个地图显示CH4排放的大米(图9.4)和一氧化二氮排放农田(包括大米)(图9.4 b)在南部,东部和东南亚。允许排放单位的比较两个地图
表9.3。从土地使用术语IPCC排放指南(联合国政府间气候变化专门委员会,2006)。
一氧化二氮/作物
活动数据
一级排放因素:全局缺省值层2:细化区域值
在各自的国家地区大米的土地
数量的单位面积上的甲烷排放
水资源管理的具体因素,有机输入等。
氮肥使用量在各自国家的氮肥比例作为一氧化二氮排放
选择发射因素描述不同的管理实践
埃德加库存:种植水稻
高
高
2000年一氧化二氮:GWP埃德加库存:耕地
高
图9.4。全球变暖潜能)(从低到高/ 1°网格单元和年)作物生产的南部,东部和东南亚:(a) CH4排放的大米生产;和(b)一氧化二氮排放的耕地(大米和其他作物)。看到文本的解释(地图由k . Sumfleth IRRI)。
埃德加数据库到GWP的单位转换。CH4水稻地图反映了不同的“热点”在中国和印度以及东南亚。在中国这些热点地区,西北部的印度,越南和菲律宾对应高的地区大量的稻田和灌溉水稻的主导地位。印度东部、东北泰国和缅甸南部有一个相对较高的旱作水稻(比灌溉水稻CH4排放潜力较低),但大米的患病率比其他形式的土地利用是这些地区高CH4排放的潜力。
燕et al .(2009)最近估计全球稻田CH4排放基于一级所描述的方法2006年联合国政府间气候变化专门委员会的指导方针(摘自IPCC, 2006年)和特定国家的统计数据就水稻收割领域和农业专家估计相关的活动。估计2000年全球排放25.4 Tg /年,早些时候的估计和接近排放总量总结由个别国家通信。这些结果与其他评估从稻田甲烷源的优势。根据政府间气候变化专门委员会的最新总结(Denman et al ., 2007),稻田排放31 - 112 Tg CH4 /年,大约12 - 26%的人为甲烷的来源,约9 -全球甲烷排放量的19%(基准年:1983 - 2001)。
一氧化二氮排放
根据最新的政府间气候变化专门委员会总结(Denman et al ., 2007),可耕种土地的一氧化二氮排放约2.8 TgN /年,约42%的人为一氧化二氮的来源,或大约16%的全球一氧化二氮排放,但稻田字段不是区别高地字段。早期研究发现从稻田一氧化二氮排放是微不足道的(例如史密斯et al ., 1982)。然而,后来的研究表明,水稻种植是一个重要的人为来源不仅大气CH4还一氧化二氮(例如Cai et al ., 1997)。4个2
最初的政府间气候变化专门委员会指南使用默认fertilizer-induced 1.25%的净排放因子N输入(基于unvolatilized部分应用N)和一个背景发射率直接从农业土壤排放1公斤N /公顷/年(联合国政府间气候变化专门委员会,1997)。之后,2006年联合国政府间气候变化专门委员会的指导方针(摘自IPCC, 2006年)修订的排放因子从矿物肥料N的增加,有机,修正案和作物残茬和N矿化从土壤矿物由于土壤C、损失1%。稻田的指导方针,没有区别高地字段,但Bouwman et al。(2002)报道的基础上,1999年之前公布的数据意味着一氧化二氮排放大米稻田N2O-N(0.7公斤/公顷/年)低于从高地字段,包括草原N2O-N(1.1 - -2.9公斤/公顷/年)。燕et al .(2003)报道的基础上,2000年之前公布的数据,稻田的排放因子,在N输入总量的0.25%,也低于高地字段,而背景N2O-N排放1.22公斤/公顷/年稻田。秋山et al。(2005)报道的基础上的数据(113测量网站17日)发表在2004年的夏天,平均一氧化二氮排放量±标准差和均值fertilizer-induced排放因子在水稻栽培季节,分别为0.341±0.474公斤N /公顷/季节和0.22±0.24%受精领域不断涌入,0.993±1.075公斤N /公顷/季节和0.37±0.35%受精与复发排水领域,和0.667±0.885公斤N /公顷/季节和0.31±0.31%水的政权。估计全年背景排放1.820公斤N /公顷/
缓解选项
许多缓解温室气体排放领域管理选项大米已经提出。八木(2002)回顾了CH4排放,大致分为四类(水管理、有机质、土壤改良剂和其他人)和评估他们的观点减排效率、适用性,经济,和对产量的影响,土壤肥力和其他人。根据结果,管理层,使土壤条件更多的氧化,使有机物分解更多的有氧条件下,和使用免耕似乎实际成本和劳动力。
raybet雷竞技最新气候变化和行业的竞争和国内的使用将使稳定和充足的水供应更加困难,甚至对灌溉水稻生态系统。因此,缓解选项GWP的稻田水管理尤其相关。
赛季排水或间歇灌溉,从而防止土壤还原条件的发展,被认为是一个有效的选择减少稻田甲烷排放(如八木et al ., 1997;Nishimura et al ., 2004)。大数据集的统计分析从亚洲稻田表明,与连续洪水相比,一个赛季中曝气可以减少40%的平均季节甲烷排放量,和多个曝气减少48% (Yan et al ., 2005)。李et al。(2006)估计,尽管大规模的适时采用排水,仍有很大的潜力更多从中国稻田甲烷减排20 - 60%的2000 - 2020年期间根据脱氮和分解(DNDC)模型,实现一个面向过程的模型。通过分析、水管理策略似乎是最技术上承诺温室气体减排方案,与浅洪水提供了额外的好处节约用水和增加产量。此外,unflooded水稻生产已被建议作为一个潜在的缓解策略(见霍布斯和Govaerts,第十章,这卷)。
然而,赛季中期排水或减少用水量增加通过创建近一氧化二氮的排放饱和土壤生产条件,促进一氧化二氮(如郑et al ., 2000)。有报道称,在周日排水都增加和减少净GWP的稻田。Cai et al。(1999)报道,一氧化二氮排放的GWP甚至高于中国稻田CH4排放赛季排水时大量的化肥N(364.5公斤/公顷)农场肥料(5吨/公顷)应用。布朗森et al。(1997)发现,不断的总GWP水田低于字段排水赛季没有稻草应用的时候,但它是更高的稻草时应用。似乎有越来越多的证据表明复发排水降低了净GWP的稻田。在与一氧化二氮的总结数据秋山et al .(2005)和估计使用统计模型提出的燕et al . (2005)。这些报告表明,赛季中期排水一般往往是一个有效的选择减少净GWP虽然15 - 20%的效益减少甲烷排放抵消了一氧化二氮排放的增加。根据2006年联合国政府间气候变化专门委员会的指导方针,严et al。(2009)估计,增加GWP产生的一氧化二氮排放的增加只有大约2.7%的减少GWP通过甲烷减排当所有的连续水稻田多次抽一个水稻种植季节。李et al。(2004)报道,赛季中期排水减少净GWP与连续洪水;65%的效益减少稻田甲烷排放量在中国抵消了一氧化二氮排放的增加,由DNDC模型。
我们可以得出这样的结论,尽管仍然存在很大的不确定性一氧化二氮的排放,赛季中期排水有潜力成为一个有效的选项来减少净GWP从稻田水稻残返回到字段。然而,有一个风险,一氧化二氮排放抵消减少甲烷排放或采用此外带来高于CH4排放当稻草不是回到地里当肥料N应用于高速率。
排水时间和跨越传统的水资源管理已经根据农民的经验知识和习惯做法。为了排水和灌溉,为农民提供具体标准Minamikawa和酒井法子(2005)提出了一个“呃控制”概念,在水管理是基于土壤氧化还原电位通过提供一个特定的预先确定的降低和减少甲烷排放上限。国际水稻研究所(IRRI)发展和传播备用湿润和干燥(AWD)灌溉管理技术作为节水技术。AWD技术为农民提供了具体判断标准的土壤水浇灌的时机,以避免实施干旱压力对水稻(Bouman et al ., 2007)。此外,AWD减少水应用领域由15 - 20%的生产率没有明显影响产量和增加的总水输入(Tabbal et al ., 2002;秃头的et al ., 2004)。使用“呃控制”的概念,国际水稻研究所正试图开发一个新的AWD系统,实现高产、节水和低GWP协调地。成功的一个关键的先决条件,这种方法将水和养分管理的微调。过度N剂量一氧化二氮排放的触发脉冲,这些损失将伴随土壤水分的变化加剧了政权。因此,AWD应该更精确的诊断N的需要密切相关。需求N使用叶子颜色图表的应用程序可以大大增加总的氮素效率(杜宾犬et al ., 2002),从而降低一氧化二氮排放量低N化肥需求的手段。
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