基于DNDC模型模拟江汉平原稻田不同种植模式条件下温室气体排放

作者：邹凤亮^*; 曹凑贵; 马建勇; 李成芳; 蔡明历; 汪金平; 孙自川; 江洋^*

来源：中国生态农业学报（中英文）, 2018, 26(09): 1291-1301.

DOI：10.13930/j.cnki.cjea.180634

• 稻田
• 种植模式
• 甲烷
• 氧化亚氮
• DNDC模型
• 增温潜势

稻田被认为是温室气体CH4和N2O的主要排放源之一。湖北省江汉平原地区水稻常年种植面积约8×105 hm2,占湖北省水稻种植面积的40%左右。研究江汉平原地区稻田温室气体排放特征,对于评估区域稻田温室气体排放以及稻田温室气体减排具有重要意义。目前,DNDC模型已被广泛应用于模拟和估算田间尺度的温室气体排放,DNDC模型与地理信息系统(Arc GIS)结合,可进行区域尺度的温室气体排放模拟与估算。本研究以湖北省典型稻作区江汉平原为研究区域,运用DNDC模型模拟和估算江汉平原稻田区域尺度的温室气体排放。设置大田定点观测试验,监测中稻-小麦(RW)、中稻-油菜(RR)、中稻-冬闲(RF)3种种植模式下稻田温室气体CH4和N2O的周年排放特征。通过田间观测值与DNDC模拟值的比较进行模型验证,并利用获取DNDC模型所需的气象、土壤、作物及田间管理等区域数据,模拟江汉平原稻田不同种植模式下温室气体CH4和N2O的排放量。田间试验表明,江汉平原稻田RW、RR和RF模型的CH4排放通量为-2.8039.78 mg·m-2·h-1、-1.7442.51 mg·m-2·h-1和-1.5755.64 mg·m-2·h-1,N2O周年排放通量范围分别为01.90 mg·m-2·h-1、01.76mg·m-2·h-1和01.49 mg·m-2·h-1;CH4排放量RW和RR模式显著高于RF模式,N2O排放量为RF显著低于RW和RR模式。模型验证结果表明,不同种植模式温室气体排放实测值与模拟值比较的决定系数(R2)为0.850.98,相对误差绝对值(RAE)为8.29%16.42%。根据DNDC模型模拟和估算的结果,江汉平原区域稻田CH4周年的排放量为0.292 9 Tg C,N2O周年的排放量为0.009 2 Tg N,不同种植模式稻田CH4排放量表现为RW>RR>RF,N2O排放量表现为RW>RF>RR,增温潜势(GWP)表现为RW>RR>RF。不同地区稻田CH4排放量表现为监利县>荆门市>公安县>天门市>仙桃市>洪湖市>松滋市>汉川市>潜江市>石首市>荆州市>江陵县>赤壁市>嘉鱼县,N2O排放量表现为监利县>荆门市>公安县>洪湖市>仙桃市>天门市>汉川市>潜江市>松滋市>荆州市>江陵县>赤壁市>石首市>嘉鱼县。本研究结果表明DNDC模型能较好地应用于模拟江汉平原稻田温室气体排放,RR和RF模式相比RW模式可有效减少温室气体CH4和N2O的排放。

• 单位
  华中农业大学