稻虾循环种养稻田甲烷排放研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1 本课题的意义 自20世纪工业革命以来，随着城市化进程的加快，由于人类活动所导致的温室气体（greenhouse gas, ghgs）排放量迅速增长，由此所引起的全球变暖已经成为当今世界所面临的重要环境问题之一（beerling等, 2007）。

根据政府间气候变化专门委员会（ipcc）工作报告，甲烷（ch4）是大气中三种最主要的温室气体之一（ipcc, 2013），大气中温室气体浓度持续增加，已经带来了许多环境问题，比如极端恶劣天气增加，海平面上升，两极冰川融化等等。

政府间气候变化专门委员会（ipcc）的报告所指出，1850年至2015年间，全球平均地表温度上升了约0.87℃（可能范围为0.75-0.99℃）（nature, 2019）。

2. 研究的基本内容和问题

4 研究目标

基于国内外的研究进展，本研究主要以我国常规稻田与由其转变而来的虾塘养殖湿地为研究对象，采用静态暗箱-气相色谱法原位同步观测和比较稻田和虾养殖湿地ch4排放。进行稻田和虾养殖湿地ch4排放研究，可以为农业生产方式转变ch4减排潜力的合理评估提供数据支撑，同时为我国编制农田和湿地生态系统ch4排放清单以及制定相应的减排政策提供数据参考。

5 研究内容和拟解决的关键问题5.1 研究内容 采用静态暗箱-气相色谱法以养殖全过程为周期研究虾塘养殖湿地ch4的排放强度、排放特征、驱动机制和产生的温室效应等，并评估其在整个淡水生态系统中ch4通量的排放水平。 根据虾塘养殖湿地ch4排放情况的相关研究结果，初步估算中国稻虾循环种养稻田ch4全年排放总量，并分析本次估算可能存在的不确定性。5.2 拟解决的关键问题 在目前研究中，不同的研究人员对稻虾循环种养稻田ch4排放情况有不同的结论，有研究表明能够减少ch4的排放但是也有研究人员有相反的结论，所以还需要大量的研究来得到更为准确的结论。并且稻虾共作模式中与ch4排放相关微生物的调控机制的研究不够深入，需要结合稻田与养殖湿地ch4产生的机制进行进一步的研究。

3. 研究的方法与方案

6 研究方法 漂浮箱法（floating chambers）是一种原理简单、操作方便的水-气界面温室气体观测方法，与陆地生态系统箱法相似。利用水面漂浮装置（如汽车轮胎、泡沫等）放置一个顶部密封、底部中通的采样箱，收集水体表层扩散排放的温室气体，每隔一段时间测量一次采样箱中待测温室气体的体积浓度。根据气体体积浓度随时间的变化率，计算出覆盖水面区域待测温室气体的排放通量。计算公式如下： f = s × f1 × f2 × v / a

式中，f: 待测温室气体的排放通量（mg m-2 d-1）；s: 观测时间阶段内不同时间气体浓度进行回归分析得到的曲线斜率，表示气体浓度随时间变化的速率（ppm s-1）；v: 采样箱水面以上部分的体积（m3）；a: 采样箱覆盖水面的面积（m2）； f1和f2: 转化系数。

7 技术路线

4. 研究创新点

10 特色或创新之处 与国内外同类研究相比，本项目以常规稻田和稻虾循环养殖地为研究对象，采用静态暗箱-气相色谱法原位观测常规稻田与稻虾循环种养稻田CH4排放通量，并将二者进行比较，为合理评估我国农业生产方式转变的温室气体减排潜力评估提供数据支撑。

5. 研究计划与进展

11 研究计划2019.09-2019.10 查阅相关文献，确定实验方案。

2019.11-2019.12 试验场地落实、田间采样系统的准备以及土壤、水体理化特性背景值分析。

2019.12-2020.01 试验场地管理以及气体样品的采集分析，进行温室气体通量观测实验。