甲烷排放对全球气候变化的影响

关于甲烷排放对全球气候变化的影响第1页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五温室气体H2O、

CO2、CH4、N2O、O3、氯氟烷烃类温室效应气体，简称温室气体，是指大气中存在的能吸收红外辐射并对大气有加热效果的所有气体的总称，它们是：作为全球气候变暖原因的温室气体，主要指人类活动所增加的气体成分：CO2、CH4、N2O、对流层O3、氯氟烷烃类。这也是人类能够主动控制的部分。第2页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五1984年以来大气CH4浓度变化1984年以来大气CH4浓度年变化率第3页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五土壤甲烷排放大气CH4的源和汇土壤CH4的基本过程生成氧化传输影响土壤CH4排放的主要因素土壤CH4排放的测定方法第4页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五大气CH4源和汇（TgCH4/年）来源年代Fungetal(1991)1980sHeinetal(1997)Lelieveldetal(1998)1992Houwelingetal(1999)Mosieretal(1998)1994Olivieretal(1999)1990Caoetal(1998)SAR1980sTAR1990s自然源湿地115237225B14592蚁穴20-2020海洋10-1515Hydrates5-10-人为源能源759711089109垃圾填埋4035407336反刍动物8090A115938093A废物处理-A25-14A水稻生产10088B-25-546053生物燃烧554040403423其它---2015总源500587600597598注：A，反刍动物与废物处理之和；B，湿地与水稻生产之和第5页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五废弃的热带蚁穴，高4米第6页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五YearCH4emission(Tg/yr)EstimatedCH4emissionsfromricefieldsintheworldIPCC,1992Globalsource:598Tg/yr(IPCC,TAR)1963第7页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五我国稻田CH4排放量估算文献估算方法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页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五我国稻田CH4排放量估算文献估算方法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页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五EstimatedCH4emissionsfromricefieldsinChinaYearCH4emission(Tg/yr)HangzhouSichuan第10页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五土壤CH4的基本过程-CH4生成CH4生成的条件强烈的还原条件（Eh<-150mV)-淹水和渍水土壤产甲烷菌的存在产甲烷前体的存在：CO2、甲醇、甲胺、乙酸等适宜的温度

第11页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五土壤CH4氧化土壤CH4氧化是一个微生物过程，只有在甲烷氧化菌的参与下才能进行。根据CH4来源和浓度不同可以区分成：内源CH4氧化大气CH4氧化第12页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五土壤内源CH4氧化CH4生成于体系（垃圾填埋场）或土壤内部（厌气区域），CH4浓度高，但浓度变化大（如稻田）CH4氧化发生的区域：界面（水土、气土、根土）和其它好气区域参与内源CH4氧化的甲烷氧化菌为一类对甲烷亲和力低，但氧化速率大的细菌在稻田土壤中，CH4氧化占生成量的50-90%，随水稻生长期而有很大的不同第13页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五不同生态系统类型对CH4的吸收或排放（mg/m2/h)吸收大气CH4的系统排放CH4的系统生态类型CH4吸收生态类型CH4吸收生态类型CH4吸收山地草甸1.2温带森林0.12-3.84稻田<1-60沼泽干季0.7-50寒温带森林0.2-3.5沼泽0-7.1草地0.14-1.46红松林1.88-4.08泥碳地0.03-8.33热带森林0.14-0.58旱耕农地0.08间歇淹水旱地0-0.9亚热带森林1.25苔原0.6-1.2淡水域0-4.17第14页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五我国好气土壤对大气CH4的吸收利用类型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农田1.56b)223全部2450thenumberoffieldmeasurementscollectedfromliteraturecitedfromQietal.,2002第15页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五土壤CH4传输土壤CH4传输的主要途径植株气泡扩散在稻田中，平均约80%的CH4通过水稻植株传输第16页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五稻田中CH4的生成、氧化和传输过程Eur.J.SoilBiol.37(2001):25-50第17页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五土壤CH4排放（吸收）的特点时间变化大日变化季节变化年际变化空间变化大第18页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五影响土壤CH4排放（吸收）的主要因素生物气候因素土壤因素人为因素第19页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五生物气候因素-温度CH4生成的最佳温度：30-35CCH4氧化的最佳温度：30-35CCH4生成对温度的敏感性大于CH4氧化。CH4生成的Q10约为4.6。在温度低于1C仍能观察到CH4氧化最佳温度与生态系统的环境温度有关，寒冷地区的土壤最佳温度低于暖热地区的最佳温度第20页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五土壤因素土壤类型Eh有机质含量和性质pH质地Fe、Mn、NO3-、SO42-等氧化物含量第21页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五人为因素土壤利用水田旱地稻田水分管理施肥农药等水稻品种第22页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五水分和有机肥施用对我国稻田CH4排放量的影响(mgCH4/m2/h)施肥水分类型间歇灌溉连续灌溉常年淹水平均化肥2.688.0317.034.66堆肥<15t7.199.25--7.60新鲜有机肥18.74--38.5424.02堆肥>15t13.8115.5666.9625.85平均9.6711.5652.75第23页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五KangandCai.NCA,2002我国稻田CH4排放量的空间变化及其关键控制因素020406080100封丘南京长沙鹰潭

CHCH4emission,g/m2苏州广州句容203040506070冬季土壤水分，%WFPSY=0.2846e0.0861xR2=0.885第24页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五IPCC划分的水稻水分类型灌溉稻田（进一步划分非水稻生长期淹水时间）连续灌溉间歇灌溉-一次排水间歇灌溉-多次排水雨养稻田淹水为主干燥为主深水稻田水深50-100cm水深>100cm第25页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五IPCC排放清单指南对稻田CH4部分的历次修改情况引自LeandroBuendia,

TechnicalSupportUnit,IPCC-NGGIP第26页，共29页，2022年，5月20日，11点22分，星期五水稻种植前土壤水分的缺省系数引自2006IPCC国家温室气体排放清单编制指南第27页，共29页，2022年，5月20日