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(huì)(IPCC)第5次評(píng)估報(bào)告的結(jié)論指出:氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的,人類活動(dòng)致全球變暖的可信度已超過(guò)95%。由人類活動(dòng)造成的主要甲烷來(lái)源是農(nóng)業(yè),多來(lái)自于牲畜的腸道與糞便以及水稻栽培。《中華人民共和國(guó)氣候變化初始國(guó)家信息通報(bào)》顯示,中國(guó)溫室氣體排放的17%來(lái)自農(nóng)業(yè),其中CH4和N2O別占全國(guó)排放總量的50.15%和92.47%。稻田排放的80%至90%甲烷是由生長(zhǎng)在植物根部的微生物產(chǎn)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(fā)展機(jī)制(CDM)方法學(xué)——“CMS-017-V01在水稻栽培中通過(guò)調(diào)整供水管理實(shí)踐來(lái)實(shí)現(xiàn)減少甲烷的排放”(簡(jiǎn)稱“指南”),并已經(jīng)被國(guó)家發(fā)展改革委批準(zhǔn)的自愿碳減排方法學(xué)。截至目前,清潔發(fā)展機(jī)制網(wǎng)站及國(guó)家發(fā)展改革委相關(guān)網(wǎng)站還未發(fā)現(xiàn)該類項(xiàng)目的備案。本項(xiàng)目嚴(yán)格采用指南進(jìn)行設(shè)計(jì),以探索水稻栽培過(guò)程中碳減排作為自愿減排項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和可行性。項(xiàng)目位于昆明市尋甸回族彝族自治縣河口鎮(zhèn)內(nèi)2個(gè)村委會(huì)3個(gè)自然村,分別為新村、金發(fā)、長(zhǎng)家壩,總面積124.5畝。
2項(xiàng)目事前預(yù)估
根據(jù)方法學(xué)的碳層劃分設(shè)計(jì)了項(xiàng)目基線調(diào)查表格,經(jīng)整理走訪農(nóng)戶基線調(diào)查表格,項(xiàng)目地塊僅含2個(gè)碳層,分別為施用農(nóng)家肥和不施用有機(jī)肥。根據(jù)指南,利用默認(rèn)值估算減排量,即利用IPCCTierI方法推薦的默認(rèn)值計(jì)算減排量,其計(jì)算公式見(jiàn)圖。
3項(xiàng)目監(jiān)測(cè)
3.1監(jiān)測(cè)樣本
根據(jù)指南,每個(gè)分組設(shè)置不少于3塊觀測(cè)樣點(diǎn),同時(shí)對(duì)應(yīng)3塊基線參照稻田,每個(gè)分組共計(jì)6個(gè)觀測(cè)點(diǎn),兩種分組共計(jì)12個(gè)。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(gè)觀察點(diǎn),按照碳層比例進(jìn)行隨機(jī)抽樣。
3.2監(jiān)測(cè)工具
根據(jù)指南要求,本項(xiàng)目對(duì)于甲烷氣體的田間觀測(cè)采用的是靜態(tài)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(jìn)行密封設(shè)計(jì),防止不漏氣;箱蓋中央內(nèi)部安裝一個(gè)小功率直流電源風(fēng)扇;風(fēng)扇兩側(cè)分別設(shè)計(jì)2個(gè)小孔,一個(gè)用于溫度計(jì)的密封固定,另一個(gè)用于在取樣時(shí)的氣體采集。
3.3監(jiān)測(cè)采樣
(1)采樣時(shí),為排除采用時(shí)的人為干擾,可在采樣點(diǎn)周圍搭設(shè)木橋,以減少采樣時(shí)對(duì)采樣箱內(nèi)外水稻植株的損壞。(2)安放好采樣箱后,分0、30、60min時(shí)進(jìn)行采樣,每次采100mL。(3)取氣樣時(shí)間選擇上午,打開(kāi)電風(fēng)扇,使密閉箱內(nèi)氣體充分混合;第二次、第三次取樣前5分鐘打開(kāi)風(fēng)扇進(jìn)行混合。(4)讀取并記錄箱內(nèi)外溫度。(5)打開(kāi)取樣孔,用100mL的注射器抽取箱內(nèi)合甲烷空氣,然后排空,第二次抽取箱內(nèi)含甲烷空氣,密封兩端。(6)采集的樣品,送到擁有甲烷監(jiān)測(cè)資質(zhì)的單位——云南省環(huán)境科學(xué)院高原湖泊中心——采用氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)的'氣相色譜進(jìn)行分析。
4分析結(jié)果
根據(jù)每個(gè)樣點(diǎn)每次監(jiān)測(cè)的甲烷濃度(ppm),首先計(jì)算甲烷單位面積排放量,通過(guò)excel擬合最佳擬合曲線,得到最佳擬合斜率,然后計(jì)算每次箱法觀測(cè)的甲烷排放速率,最后計(jì)算每一區(qū)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(zhǎng)家壩單位面積甲烷減排量為4.01tCO2e。與默認(rèn)值單位面積減排量2.83tCO2e相比,以長(zhǎng)家壩單位面積的減排量作為該次實(shí)驗(yàn)的單位面積減排量較為合適。因此,該項(xiàng)目124.5畝的稻田減排量為33.3t(計(jì)算公式:4.01噸/ha*8.3ha=33.3t)。
5結(jié)論及建議
5.1田間供水管理
在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中,基線對(duì)照樣地應(yīng)該一直有水覆蓋,但基線樣地出了一段時(shí)間的缺水,導(dǎo)致基線樣地與項(xiàng)目樣地的甲烷排放量基本一樣,因此,項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中,供水需要嚴(yán)格按照指南進(jìn)行管理。
5.2建議
項(xiàng)目整個(gè)周期花費(fèi)40萬(wàn)元,其中監(jiān)測(cè)成本占總費(fèi)用的93.3%,而124.5畝水稻田僅能產(chǎn)生33.3tCO2e,即使每噸二氧化碳100元人民幣的話,也僅能產(chǎn)生3330元的收益,該項(xiàng)目沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性和可行性,因此,建議一方面加大項(xiàng)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(cè)器(FID)的氣相色譜進(jìn)行分析方法進(jìn)行替代,需要進(jìn)行相關(guān)研究。
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