CN1203364A - 一种测定农田温室气体排放量的方法 - Google Patents

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陈冠雄
吴杰
侯爱新
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一种测定农田温室气体排放量的方法是利用封闭式箱法测定不同作物农田年温室气体排放量,具体步骤为:(1).制作封闭式采气箱及底座,(2).采集气体方法,(3).用气相色谱测定N2O和CH4测定方法。利用该方法在农田进行长期系统的测定结果可用来指导农业生产,并提出具体对策或措施,实现科学种田。这样不仅能增加作物产量,更重要的是能明显减少温室气体的排放,大大降低了对环境的污染,具有经济和环境双重效益。

Description

一种测定农田温室气体排放量的方法
本发明涉及一种测试方法，具体地说是提供一种用于测定农田温室气体(N2O和CH4)排放量的方法。
当前，各国政府及科学家对全球气候变暖及其可能产生的严重生态环境和社会经济后果极为关注。越来越多的事实表明，日益增强的人类活动使大气成份发生显著变化，温室效应增强是引起气候变暖的主要原因。甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是主要温室气体，它们的70％～90％是来自于生物的排放。农田生态系统对大气N2O和CH4增量的影响也很大。目前已知，来自土壤硝化和反硝化产生的N2O占生物源大气N2O的90％。
我国是一个农业大国，目前有限的耕地资源和过多的人口压力确定了在今后相当长的时间内，仍然需要靠施化肥和有机肥来增加粮食产量，以满足日益增加的人口对粮食增长的需求。而肥料的大量使用又会明显增加土壤向大气中排放温室气体N2O和CH4，进而影响地球的气候及破坏臭氧层。目前已知，农田温室气体排放约有50％来自肥料，因此，开发实用的减少温室气体排放的技术不仅具有十分重要的意义而且也是全球性的一项紧迫任务。
本发明的目的是为检测量农田温室气体排放量提供一种实用的测定技术。利用该方法在农田进行长期系统的测定结果可用来指导农业生产，并提出具体对策或措施，实现科学种田。这样不仅能增加作物产量，更重要的是能明显减少温室气体的排放，大大降低了对环境的污染，具有经济和环境双重效益。
本发明的测定农田温室气体排放量的方法，其特征是利用封闭式箱法测定不同作物农田年温室气体排放量，具体步骤为：
1.制作封闭式采气箱及底座：
采气箱由3～6mm厚的有机玻璃制作，边框可用铝合金条加固。箱体长、宽分别为50～100cm，高取决于作物生长的高度，一般为50～150cm，箱体顶部有一电池驱动的小电扇。采气箱的底座由不锈钢制作，其长、宽与采气箱相对应，底座插入地下20～40cm，地上部5～10cm，四周有水槽。
2.采集气体方法：
全年连续监测，3～5天采一次气。每次采样日先在底座上的水槽中浇上水，将箱体放入底座的凹槽内，槽内的水使箱体和底座构成封闭系统，用玻璃注射器采集气体样口。将采气箱放上后立即取箱内气体(零时样品)，然后在60分钟内，每间隔相同时间取一次气样。取气前，将箱内电扇打开，以搅匀箱内气体，至少取3次样品。采气完毕，分析气样中的N2O和CH4含量。
3.N2O和CH4测定方法：
用气相色谱测定N2O和CH4。条件分别为：
1)测定N2O的柱温，检测器温度和气化室温度分别为60℃、300℃和100℃。载气为高纯氮气，标准气由国家标准物质研究中心提供。
2)测定CH4的柱温为140℃；检测器温度为180℃；气化室温度为100℃。载气为纯氮气。标准气由国家标准物质研究中心提供。
利用上述方法可方便的测定出农田温室气体的排放量。如果在测定温室气体排放量的同时，也采集土壤样品进行系统测定(如土壤含水量，硝态氮和铵态氮的含量变化)，可综合分析诸因素对N2O和CH4排放的影响，得出科学的结论以指导农业生产。
下面通过实例对本发明的技术给予进一步地说明。
实例    农田温室气体排放量的测定及应用
温室气体的测定方法按下列步骤：
1.制作采气箱及底座：
采气箱如前述，结构由5mm厚有机玻璃制成80×80×50cm3和80×80×100cm3二种，分别用于水稻和玉米田的测定。底座插入地下30cm，地上部5cm。
2.采集气体：
按前述采集方法2，于4天采一次气样，在60分钟内每隔20分钟取一次气样，共取3次样品，一次对照气样。
3.按前述测定方法分别测定N2O和CH4的含量。被测农田的施肥条件和测产方法为：
(1)施肥条件(化肥用量方法)：
1)施入玉米田中的4种肥料氮含量完全一致(8或12或16KgN/亩)，间施，做底肥一次施入，深施至15cm。
2)水稻田中所用4种肥料的氮量也完全一致(8或12或16KgN/亩)，稻田泡田前施入，然后灌水，耙地，将肥料与土壤均匀混合。长碳和缓释尿素均一次底肥施入，普通尿素和碳酸氢铵分三次施入：1/3做底肥；1/3为分蘖肥；1/3穗肥。
(2)长效化肥组成：长碳由普通碳铵+0.6％的双氰铵(按碳铵计)
                 缓释尿素由尿素+0.6％氢醌+0.8％双氰铵(按尿素计)
(3)测产方法(Kg/亩)：
1)玉米田以试验小区为基础(小区面积为2m×4m)，每一处理三个重复。收割后测定小区内玉米产量及百粒重。
2)水稻田同样以小区为基础(小区面积为4m×6m)，三个重复。测定小区内水稻空秕率，千粒重及产量。
按上述过程分别对玉米、水稻试验田进行N2O和CH4测定，其结果分别列于表1，2，3，4。
由表1和表2结果可以看到，施用长效肥料不仅增加了作物产量而且又达到了减少农田温室气体排放的目的，即着眼于农业又充分考虑到了保护环境。表3和表4的结果又可得出这样的信息，对于长效碳酸氢铵肥料，当双氢胺的添加量为化肥重0.6％时，具有最佳的增产和减少温室气体排放量的效果；而对于缓释尿素，当尿素、氢醌和双氢胺组成重量比为100∶0.6∶0.8的复合肥料时，具有最佳的效果。因此，本发明的技术不但有重要的应用前景，而且对指导未来农业生产也有着十分重要的意义。
表1  玉米田施用不同化肥量对温室气体N2O排放及作物产量的影响
施肥量(KgN/亩)           尿    素     缓  释  尿  素        碳  酸  氢  铵     长    碳
     N2O         产量(ugm-2·h-1)   (Kg/亩)      N2O        产量(ugm-2·h-1) (Kg/亩)     N2O           产量(ugm-2·h-1)    (Kg/亩)     N2O            产量(ugm-2·h-1)     (Kg/亩)
  81216     47.05         315.7771.92         482.36106.42        461.10     31.78        347.6247.97        523.9770.58        507.64     45.78         296.3070.93         458.80108.43        440.77     12.58           345.7718.99           521.1827.45           502.82
表2  水稻田施用不同化肥量对温室气体CH4排放及作物产量的影响
施肥量(KgN/亩)       尿    素       缓  释  尿  素     碳  酸  氢  铵         长    碳
  CH4          产量(mgm-2·h-1) (Kg/亩)    CH4             产量(mgm-2·h-1)     (Kg/亩)     CH4         产量(mgm-2·h-1) (Kg/亩)     CH4          产量(mgm-2·h-1)  (Kg/亩)
   81216   2.75         420.242.80         550.273.54         551.04   2.34              508.742.50              665.543.29              659.31    2.62         400.782.98         540.463.48         539.47     2.39          502.492.56          660.813.24          657.49
表3  玉米田施入由不同抑制剂配比组成的长效碳酸氢铵对温室气体排放及作物
产量的影响化肥组成(W/W)        N2O排放通量       玉米产量碳酸氢铵∶双氰铵    (ugN2Om-2·h-1)   (Kg/亩)100∶0.4                48.47           522.21100∶0.5                47.60           522.98100∶0.6                46.89           523.49100∶0.7                48.04           520.46100∶0.8                47.97           518.97100∶1.0                47.15           510.46表4  水稻田施用不同抑制剂配比组成的缓释尿素对温室气体排放及作物产量的
影响(每亩12KgN)化肥组成(W/W/W)       CH4排放通量      水稻产量尿素∶氢醌∶双氰铵  (mgCH4m-2·h-1)  (Kg/亩)100∶0.5∶0.6           2.70             649.87100∶0.5∶0.8           2.65             650.46100∶0.5∶1.0           2.55             652.22100∶0.6∶0.6           2.59             660.43100∶0.6∶0.8           2.50             665.54100∶0.6∶1.0           2.55             664.76

Claims (1)

1.一种测定农田温室气体排放量的方法，其特征是利用封闭式箱法测定不同作物农田年温室气体排放量，具体步骤为：
(1).制作封闭式采气箱及底座：
采气箱由3～6mm厚的有机玻璃制作，边框可用铝合金条加固，箱体长、宽分别为50～100cm，高取决于作物生长的高度，一般为50～150cm，箱体顶部有一电池驱动的小电扇，采气箱的底座由不锈钢制作，其长、宽与采气箱相对应，底座插入地下20～40cm，地上部5～10cm，四周有水槽；
(2).采集气体方法：
全年连续监测，3～5天采一次气，每次采样日先在底座上的水槽中浇上水，将箱体放入底座的凹槽内，槽内的水使箱体和底座构成封闭系统，用玻璃注射器采集气体样品，将采气箱放上后立即取箱内气体(零时样品)，然后在60分钟内，每间隔相同时间取一次气样，取气前，将箱内电扇打开，以搅匀箱内气体，至少取3次样品；
(3).N2O和CH4测定：
用气相色谱测定气样中的N2O和CH4。
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