稻田與蟹-魚(yú)養(yǎng)殖濕地甲烷和氧化亞氮排放的觀測(cè)比較研究.pdf

1、濕地是全球大氣溫室氣體甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)的重要排放源。近年來(lái)由于我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榈B(yǎng)殖濕地，其中以常規(guī)稻田轉(zhuǎn)變?yōu)樾?魚(yú)養(yǎng)殖濕地最為突出。合理評(píng)估這種農(nóng)業(yè)土地利用方式變化的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排潛力是尋求通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)源溫室氣體減排的基礎(chǔ)和依據(jù)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)淡水養(yǎng)殖濕地溫室氣體排放的原位觀測(cè)，有助于降低當(dāng)前濕地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放估算的不確定性。
　　本研究采用靜態(tài)

2、暗箱-氣相色譜法原位同步觀測(cè)和比較常規(guī)稻田和相鄰蟹/魚(yú)養(yǎng)殖濕地CH4和N2O排放，探討不同農(nóng)業(yè)濕地溫室氣體的排放強(qiáng)度、排放特征、驅(qū)動(dòng)機(jī)制和綜合溫室效應(yīng)等。試驗(yàn)包括:2013-15連續(xù)兩年稻麥輪作周期，不同施氮量對(duì)稻田CH4和N2O排放的綜合影響;2013-15連續(xù)兩年養(yǎng)殖周期，綜合研究蟹塘養(yǎng)殖濕地CH4和N2O排放;2014-15魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地全年養(yǎng)殖周期CH4和N2O排放原位觀測(cè);基于2013-15年稻田和蟹/魚(yú)養(yǎng)殖濕地溫室氣體排放的研

3、究結(jié)果，綜合評(píng)估稻田轉(zhuǎn)變?yōu)樾?魚(yú)養(yǎng)殖濕地的溫室氣體減排潛力和經(jīng)濟(jì)效益;利用試驗(yàn)蟹塘和魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地原位觀測(cè)結(jié)果，初步估算我國(guó)和世界淡水養(yǎng)殖濕地CH4和N2O的全年排放總量。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1.稻田CH4和N2O排放的周年變化模式不受氮肥施用量的影響。稻田CH4排放主要集中在水稻生長(zhǎng)季，而N2O則大部分在非水稻生長(zhǎng)季（休閑期+小麥生長(zhǎng)季）排放?；适┑康脑黾咏档土说咎锶闏H4排放，卻能顯著促進(jìn)N2O排放，但其綜

4、合增溫潛勢(shì)(GWP-100)并沒(méi)有顯著差異。水稻生長(zhǎng)季的土壤水分狀況和溫度對(duì)CH4排放具有顯著影響;土壤溫度、可溶性有機(jī)碳(DOC)和礦質(zhì)氮(NH4+-N+NO3--N)是影響非水稻生長(zhǎng)季N2O排放的主要驅(qū)動(dòng)因子。兩年田間原位連續(xù)觀測(cè)的結(jié)果表明稻田CH4和N2O排放及其綜合GWP-100沒(méi)有明顯的年際變化。
　　2.蟹塘養(yǎng)殖濕地水生植物（沉水植物）生長(zhǎng)沒(méi)有改變CH4和N2O排放的周年變化模式，卻能顯著增加該區(qū)域全年CH4排放及其綜

5、合GWP-100，但對(duì)N2O排放影響不明顯。蟹塘養(yǎng)殖濕地CH4排放主要集中在淹水期，占全年排放總量的94-97％;干塘和淹水期間的N2O排放量對(duì)全年排放總量的貢獻(xiàn)率相當(dāng)，但前者N2O平均季節(jié)排放通量是后者的2-3倍。綜合不同典型區(qū)域各階段CH4排放通量，整個(gè)蟹塘養(yǎng)殖濕地CH4干塘期、淹水期和全年的平均排放通量分別為0.04 mg m-2 h-1、0.52 mg m-2 h-1和0.37 mg m-2 h-1;相應(yīng)期間的N2O平均排放通量

6、分別為50.84μg N2O-N m-2、21.65μgN2O-N m-2 h-1和30.66μg N2O-N m-2 h-1。水體/底泥溫度和底泥DOC能顯著促進(jìn)蟹塘養(yǎng)殖濕地CH4和N2O排放，而水體溶解氧(DO)含量與CH4和N2O排放通量均呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系?；谶B續(xù)兩年原位觀測(cè)的結(jié)果，蟹塘養(yǎng)殖濕地CH4和N2O排放及其綜合溫室效應(yīng)年際變化不明顯。
　　3.魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地全年養(yǎng)殖周期CH4和N2O排放具有明顯的季節(jié)變化，均與水

7、溫極顯著正相關(guān);其全年平均排放通量分別為0.48 mg m-2 h-1和26.03 N2O-Nμg m-2 h-1。春季和夏季是魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地CH4和N2O的排放高峰，其季節(jié)排放量之和占全年CH4和N2O排放總量的70％以上。水體DO能夠顯著抑制魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地CH4和N2O的產(chǎn)生和排放;水體和底泥礦質(zhì)氮(NH4+-N+NO3--N)以及底泥DOC含量都與N2O排放通量具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系。
　　4.常規(guī)稻田轉(zhuǎn)變?yōu)樾?魚(yú)養(yǎng)殖濕地可以同

8、步實(shí)現(xiàn)降低農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放和增加農(nóng)民收入的雙贏目標(biāo)。常規(guī)稻田轉(zhuǎn)變?yōu)樾?魚(yú)養(yǎng)殖濕地能夠明顯降低全年CH4和N2O排放及其綜合GWP-100，其中N2O減排效果最為顯著。在100年的時(shí)間尺度上，全年綜合GWP:常規(guī)稻田＞魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地＞蟹塘養(yǎng)殖濕地;全年經(jīng)濟(jì)凈收益:蟹塘養(yǎng)殖濕地＞魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地＞常規(guī)稻田;單位綜合溫室效應(yīng)凈收益:蟹塘養(yǎng)殖濕地＞魚(yú)塘養(yǎng)殖濕地＞常規(guī)稻田。
　　5.基于本研究結(jié)果，我國(guó)淡水養(yǎng)殖濕地飼料N的N2O-N轉(zhuǎn)化系數(shù)(C

9、F-N)為0.35-0.66％，與淡水生態(tài)系統(tǒng)外源N的CF-N相近;N2O直接排放系數(shù)(EF-Y)在0.18-1.64g kg-1（單位養(yǎng)殖產(chǎn)量）之間。2013年我國(guó)淡水養(yǎng)殖濕地CH4和N2O-N全年排放量分別為0.24 Tg和5.7 Gg，分別占全國(guó)稻田CH4和N2O全年排放總量的3.0％和6.1％。2012年世界淡水養(yǎng)殖濕地N2O-N排放量為13 Gg，分別占全球淡水生態(tài)系統(tǒng)和人為總排放源的1.9％和0.2％。湖北、廣東、江蘇、湖南