甲烷排放對(duì)全球氣候變化的影響

關(guān)于甲烷排放對(duì)全球氣候變化的影響溫室氣體H2O、

CO2、CH4、N2O、O3、氯氟烷烴類(lèi)溫室效應(yīng)氣體，簡(jiǎn)稱(chēng)溫室氣體，是指大氣中存在的能吸收紅外輻射并對(duì)大氣有加熱效果的所有氣體的總稱(chēng)，它們是：作為全球氣候變暖原因的溫室氣體，主要指人類(lèi)活動(dòng)所增加的氣體成分：CO2、CH4、N2O、對(duì)流層O3、氯氟烷烴類(lèi)。這也是人類(lèi)能夠主動(dòng)控制的部分。第2頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天1984年以來(lái)大氣CH4濃度變化1984年以來(lái)大氣CH4濃度年變化率第3頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天土壤甲烷排放大氣CH4的源和匯土壤CH4的基本過(guò)程生成氧化傳輸影響土壤CH4排放的主要因素土壤CH4排放的測(cè)定方法第4頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天大氣CH4源和匯（TgCH4/年）來(lái)源年代Fungetal(1991)1980sHeinetal(1997)Lelieveldetal(1998)1992Houwelingetal(1999)Mosieretal(1998)1994Olivieretal(1999)1990Caoetal(1998)SAR1980sTAR1990s自然源濕地115237225B14592蟻穴20-2020海洋10-1515Hydrates5-10-人為源能源759711089109垃圾填埋4035407336反芻動(dòng)物8090A115938093A廢物處理-A25-14A水稻生產(chǎn)10088B-25-546053生物燃燒554040403423其它---2015總源500587600597598注：A，反芻動(dòng)物與廢物處理之和；B，濕地與水稻生產(chǎn)之和第5頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天廢棄的熱帶蟻穴，高4米第6頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天YearCH4emission(Tg/yr)EstimatedCH4emissionsfromricefieldsintheworldIPCC,1992Globalsource:598Tg/yr(IPCC,TAR)1963第7頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天我國(guó)稻田CH4排放量估算文獻(xiàn)估算方法CH4排放量(TgCH4/yr)Khaliletal.(1991)Extrapolatedwithmeasuredfluxof50mgCH4m-1h-130BacheletandNeue(1993)5%ofnetprimaryproductivity(NPP)30%ofCinputsadjustedforsoil30%ofCinput0.5gCH4m-2day-1

13.4614.7121.3221.6Wassmannetal.(1993)Extrapolatedwithmeasuredfluxes18-28Wangetal.(1994)RegionalEmissionfactors15

2Bacheletetal.(1995)5%ofnetprimaryproductivity(NPP)RegressionequationusingC,Ninputandtemperature30%ofCinput6.7910.4716.0Kernetal.(1995)RegressionequationusingC,Ninputandtemperature9.97第8頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天我國(guó)稻田CH4排放量估算文獻(xiàn)估算方法CH4排放量(TgCH4/yr)Caoetal.(1995)Process-basedmethaneemissionmodel16.2Yaoetal.(1996)Regionalemissionfactors15.3Kernetal.(1997)RegressionequationusingC,NandC/Nratio9.9

3.0Cai(1997)ClassifyingricefieldsbasedonwaterregimeandorganicCinput8.05

3.68Huangetal.(1998)Empiricalmodel7.19-13.62Sassetal.(1999)Fromreviewingreportedestimates9.7-16.2Matthewsetal.(2000)Process-basedMethaneEmissionsfromRiceEcoSystems(MERES)model3.73Lietal.(2002a)Process-basedmodelconsideringclimate,watermanagement,organicinput,etc9.67-12.66Yanetal.(2003)Region-specificCH4emissionfactors7.67第9頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天EstimatedCH4emissionsfromricefieldsinChinaYearCH4emission(Tg/yr)HangzhouSichuan第10頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天土壤CH4的基本過(guò)程-CH4生成CH4生成的條件強(qiáng)烈的還原條件（Eh<-150mV)-淹水和漬水土壤產(chǎn)甲烷菌的存在產(chǎn)甲烷前體的存在：CO2、甲醇、甲胺、乙酸等適宜的溫度

第11頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天土壤CH4氧化土壤CH4氧化是一個(gè)微生物過(guò)程，只有在甲烷氧化菌的參與下才能進(jìn)行。根據(jù)CH4來(lái)源和濃度不同可以區(qū)分成：內(nèi)源CH4氧化大氣CH4氧化第12頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天土壤內(nèi)源CH4氧化CH4生成于體系（垃圾填埋場(chǎng)）或土壤內(nèi)部（厭氣區(qū)域），CH4濃度高，但濃度變化大（如稻田）CH4氧化發(fā)生的區(qū)域：界面（水土、氣土、根土）和其它好氣區(qū)域參與內(nèi)源CH4氧化的甲烷氧化菌為一類(lèi)對(duì)甲烷親和力低，但氧化速率大的細(xì)菌在稻田土壤中，CH4氧化占生成量的50-90%，隨水稻生長(zhǎng)期而有很大的不同第13頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型對(duì)CH4的吸收或排放（mg/m2/h)吸收大氣CH4的系統(tǒng)排放CH4的系統(tǒng)生態(tài)類(lèi)型CH4吸收生態(tài)類(lèi)型CH4吸收生態(tài)類(lèi)型CH4吸收山地草甸1.2溫帶森林0.12-3.84稻田<1-60沼澤干季0.7-50寒溫帶森林0.2-3.5沼澤0-7.1草地0.14-1.46紅松林1.88-4.08泥碳地0.03-8.33熱帶森林0.14-0.58旱耕農(nóng)地0.08間歇淹水旱地0-0.9亞熱帶森林1.25苔原0.6-1.2淡水域0-4.17第14頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天我國(guó)好氣土壤對(duì)大氣CH4的吸收利用類(lèi)型CH4

吸收速率

(kgCH4ha-1y-1)年吸收量

(GgCH4y-1)最小值最大值平均值草地1.866.743.39

1.54(10)a)1624

737森林2.537.804.94

1.56(21)603

190農(nóng)田1.56b)223全部2450thenumberoffieldmeasurementscollectedfromliteraturecitedfromQietal.,2002第15頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天土壤CH4傳輸土壤CH4傳輸?shù)闹饕緩街仓隁馀輸U(kuò)散在稻田中，平均約80%的CH4通過(guò)水稻植株傳輸?shù)?6頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天稻田中CH4的生成、氧化和傳輸過(guò)程Eur.J.SoilBiol.37(2001):25-50第17頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天土壤CH4排放（吸收）的特點(diǎn)時(shí)間變化大日變化季節(jié)變化年際變化空間變化大第18頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響土壤CH4排放（吸收）的主要因素生物氣候因素土壤因素人為因素第19頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物氣候因素-溫度CH4生成的最佳溫度：30-35CCH4氧化的最佳溫度：30-35CCH4生成對(duì)溫度的敏感性大于CH4氧化。CH4生成的Q10約為4.6。在溫度低于1C仍能觀察到CH4氧化最佳溫度與生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境溫度有關(guān)，寒冷地區(qū)的土壤最佳溫度低于暖熱地區(qū)的最佳溫度第20頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天土壤因素土壤類(lèi)型Eh有機(jī)質(zhì)含量和性質(zhì)pH質(zhì)地Fe、Mn、NO3-、SO42-等氧化物含量第21頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天人為因素土壤利用水田旱地稻田水分管理施肥農(nóng)藥等水稻品種第22頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天水分和有機(jī)肥施用對(duì)我國(guó)稻田CH4排放量的影響(mgCH4/m2/h)施肥水分類(lèi)型間歇灌溉連續(xù)灌溉常年淹水平均化肥2.688.0317.034.66堆肥<15t7.199.25--7.60新鮮有機(jī)肥18.74--38.5424.02堆肥>15t13.8115.5666.9625.85平均9.6711.5652.75第23頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天KangandCai.NCA,2002我國(guó)稻田CH4排放量的空間變化及其關(guān)鍵控制因素020406080100封丘南京長(zhǎng)沙鷹潭

CHCH4emission,g/m2蘇州廣州句容203040506070冬季土壤水分，%WFPSY=0.2846e0.0861xR2=0.885第24頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天IPCC劃分的水稻水分類(lèi)型灌溉稻田（進(jìn)一步劃分非水稻生長(zhǎng)期淹水時(shí)間）連續(xù)灌溉間歇灌溉-一次排水間歇灌溉-多次排水雨養(yǎng)稻田淹水為主干燥為主深水稻田水深50-100cm水深>100cm第25頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天IPCC排放清單指南對(duì)稻田CH4部分的歷次修改情況引自LeandroBuendia,

TechnicalSupportUnit,IPCC-NGGIP第26頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天水稻種植前土壤水分的缺省系數(shù)引自2006IPCC國(guó)家溫室氣體排放清單編制指南第27頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月2