甲烷排放對全球氣候變化的影響

關(guān)于甲烷排放對全球氣候變化的影響第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月溫室氣體H2O、

CO2、CH4、N2O、O3、氯氟烷烴類溫室效應(yīng)氣體，簡稱溫室氣體，是指大氣中存在的能吸收紅外輻射并對大氣有加熱效果的所有氣體的總稱，它們是：作為全球氣候變暖原因的溫室氣體，主要指人類活動所增加的氣體成分：CO2、CH4、N2O、對流層O3、氯氟烷烴類。這也是人類能夠主動控制的部分。第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1984年以來大氣CH4濃度變化1984年以來大氣CH4濃度年變化率第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤甲烷排放大氣CH4的源和匯土壤CH4的基本過程生成氧化傳輸影響土壤CH4排放的主要因素土壤CH4排放的測定方法第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣CH4源和匯（TgCH4/年）來源年代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，反芻動物與廢物處理之和；B，濕地與水稻生產(chǎn)之和第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月廢棄的熱帶蟻穴，高4米第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月YearCH4emission(Tg/yr)EstimatedCH4emissionsfromricefieldsintheworldIPCC,1992Globalsource:598Tg/yr(IPCC,TAR)1963第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月我國稻田CH4排放量估算文獻估算方法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)RegionalEmissionfactors152Bacheletetal.(1995)5%ofnetprimaryproductivity(NPP)RegressionequationusingC,Ninputandtemperature30%ofCinput6.7910.4716.0Kernetal.(1995)RegressionequationusingC,Ninputandtemperature9.97第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月我國稻田CH4排放量估算文獻估算方法CH4排放量(TgCH4/yr)Caoetal.(1995)Process-basedmethaneemissionmodel16.2Yaoetal.(1996)Regionalemissionfactors15.3Kernetal.(1997)RegressionequationusingC,NandC/Nratio9.93.0Cai(1997)ClassifyingricefieldsbasedonwaterregimeandorganicCinput8.053.68Huangetal.(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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月EstimatedCH4emissionsfromricefieldsinChinaYearCH4emission(Tg/yr)HangzhouSichuan第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤CH4的基本過程-CH4生成CH4生成的條件強烈的還原條件（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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤CH4氧化土壤CH4氧化是一個微生物過程，只有在甲烷氧化菌的參與下才能進行。根據(jù)CH4來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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤內(nèi)源CH4氧化CH4生成于體系（垃圾填埋場）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對甲烷親和力低，但氧化速率大的細菌在稻田土壤中，CH4氧化占生成量的50-90%，隨水稻生長期而有很大的不同第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月不同生態(tài)系統(tǒng)類型對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)類型CH4吸收生態(tài)類型CH4吸收生態(tài)類型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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月我國好氣土壤對大氣CH4的吸收利用類型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1.866.743.391.54(10)a)1624737森林2.537.804.941.56(21)603190農(nóng)田1.56b)223全部2450thenumberoffieldmeasurementscollectedfromliteraturecitedfromQietal.,2002第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤CH4傳輸土壤CH4傳輸?shù)闹饕緩街仓隁馀輸U散在稻田中，平均約80%的CH4通過水稻植株傳輸?shù)?6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月稻田中CH4的生成、氧化和傳輸過程Eur.J.SoilBiol.37(2001):25-50第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤CH4排放（吸收）的特點時間變化大日變化季節(jié)變化年際變化空間變化大第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月影響土壤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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月生物氣候因素-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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤因素土壤類型Eh有機質(zhì)含量和性質(zhì)pH質(zhì)地Fe、Mn、NO3-、SO42-等氧化物含量第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月水分和有機肥施用對我國稻田CH4排放量的影響(mgCH4/m2/h)施肥水分類型間歇灌溉連續(xù)灌溉常年淹水平均化肥2.688.0317.034.66堆肥<15t7.199.25--7.60新鮮有機肥18.74--38.5424.02堆肥>15t13.8115.5666.9625.85平均9.6711.5652.75第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月KangandCai.NCA,2002我國稻田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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月IPCC劃分的水稻水分類型灌溉稻田（進一步劃分非水稻生長期淹水時間）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，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月IPCC排放清單指南對稻田CH4部分的歷次修改情況引自LeandroBuendia,

TechnicalSupportUnit,IPCC-NGGIP第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月水稻種植前土壤水分的缺省系數(shù)引自2006IPCC國家溫室氣體排放清單編制指南第27頁，