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稻田種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的調(diào)控與機(jī)制

2020-02-15 21:57張文靜
山西化工 2020年6期
關(guān)鍵詞:硝化種養(yǎng)鴨子

張文靜

(太原學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系,山西 太原 030032)

引 言

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,其中水稻的種植一直是促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要農(nóng)作物之一。但是溫室效應(yīng)當(dāng)中的氣體甲烷和氧化亞氮兩種都是由水稻排放出來的,為了促進(jìn)生態(tài)的平衡,如何對(duì)這一源頭進(jìn)行治理已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)面臨的主要問題。而稻田種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)這種農(nóng)業(yè)模式在我國的迅速發(fā)展已經(jīng)在增產(chǎn)增值上獲得了很大的成效,這對(duì)于實(shí)行我國綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略措施有著極其重要的意義,同時(shí)也是未來稻田種植的發(fā)展重要方向。稻田種養(yǎng)指的是在水稻養(yǎng)殖的區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖一些蝦類、魚類以及水禽類等,這樣既可以提高水稻的生長率,也能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的增值,這也是目前我國發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的主要產(chǎn)業(yè)計(jì)劃。

但是近些年每次對(duì)我國的環(huán)境進(jìn)行檢測都會(huì)發(fā)現(xiàn),溫室效應(yīng)所產(chǎn)生的氣體濃度有不斷的上升趨勢,這其中最多的就是甲烷與氧化亞氮。而農(nóng)業(yè)當(dāng)中這兩種氣體排放量最高的就是水稻,我國的水稻產(chǎn)量位居世界第二,大約占了全球水稻面積的20%,這也導(dǎo)致我國甲烷與氧化亞氮產(chǎn)出的主要因素,如果不及時(shí)的治理,就會(huì)嚴(yán)重的影響到我國整體環(huán)境,甚至?xí)屪匀粸?zāi)害情況頻發(fā)。

1 稻田種養(yǎng)的甲烷排放途徑及影響因素

1.1 甲烷排放的途徑

稻田當(dāng)中的甲烷是在厭氧的條件下產(chǎn)生的,這是因?yàn)橥寥喇?dāng)中有甲烷分解有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)生,然后當(dāng)?shù)咎锉谎诼褚院?,土壤?dāng)中的一些氧氣和氧化鐵等物質(zhì)就會(huì)被消耗,這樣二氧化氮就會(huì)迅速的產(chǎn)生和累計(jì),土壤便會(huì)呈現(xiàn)出中性,而且其中的電位也會(huì)迅速的下降,這就為甲烷的產(chǎn)生制造了有利的空間。而土壤當(dāng)中有很多的營養(yǎng)物質(zhì),包括肥料、動(dòng)物的尸體等在細(xì)菌的作用下,這些都會(huì)分解成二氧化碳或者乙酸。當(dāng)甲烷飄到空氣當(dāng)中的時(shí)候就會(huì)被氧化,所以可以判定出的是甲烷的氧化反應(yīng)需要在有氧氣的地方,或者是在厭氧的環(huán)境下也能進(jìn)行,在土壤當(dāng)中也會(huì)與土壤當(dāng)中所包含的一些氧氣發(fā)生反應(yīng),但是會(huì)受到氧氣濃度的限制。甲烷在植物的體內(nèi)是通過通氣組織或者是氣泡以及分子的擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)輸送的,所以它在土壤當(dāng)中在向空氣當(dāng)中傳播的時(shí)候會(huì)比較慢。

1.2 稻田種養(yǎng)結(jié)合的甲烷排放影響因素

水分的管理是制約著甲烷排放的重要因素,它可以影響到土壤當(dāng)中或者植物當(dāng)中的氧氣、微生物等,一般情況下如果水稻長時(shí)間在水中浸泡的話就會(huì)產(chǎn)生大量的甲烷,而且在長期的灌溉條件下也會(huì)使稻田當(dāng)中有大量的甲烷氣體排放出來。當(dāng)冬天的時(shí)候如果有水分的持續(xù)灌溉也會(huì)造成非產(chǎn)期的甲烷排出。而在水稻的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式當(dāng)中,所要養(yǎng)殖的生物和水稻所需的水分都有所不同,所以需要進(jìn)行一個(gè)深淺的管理模式,這樣能夠破壞田地當(dāng)中的厭氧,從而降低甲烷的排放量,對(duì)于治理甲烷減少排放至關(guān)重要。稻鴨工作指是目前我國水稻種養(yǎng)結(jié)合最為常用的一種方式,已經(jīng)有了20多年的經(jīng)驗(yàn)可借鑒,并且在不斷的實(shí)踐過程當(dāng)中基本完善,這種模式是在水稻的種植時(shí)將田間的水深度保持在3 cm左右,當(dāng)水稻活棵后再投入鴨子,將水深放置在8 cm左右,然后在逐漸加深,最后到10 cm左右。當(dāng)插穗以后,將鴨子都趕出去,然后讓水稻干濕。在鴨子的放養(yǎng)條件下,他們會(huì)在田地間來回的走動(dòng),這樣就會(huì)將土壤踩松,達(dá)到水稻根系泌氧的效果,而且也能有效的增加土壤和二氧化碳之間的接觸,這樣就能降低水體表面的酸堿度,從而減少甲烷的出現(xiàn)。而且鴨子也會(huì)在天地之間尋找一些浮游生物或者是植物的爛根,這樣可以有效的控制田地間的氧氣消耗,從而降低甲烷的排放[1]。

2 稻田種養(yǎng)的N2O排放途徑及影響因素

2.1 N2O排放的途徑

土壤當(dāng)中出現(xiàn)硝化和反硝化的作用是產(chǎn)生二氧化碳的主要原因,一般土地當(dāng)中的通氣比較好,土壤當(dāng)中的一些微生物就會(huì)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽,而且在轉(zhuǎn)化的這一過程當(dāng)中會(huì)釋放N2O,這就是硝化的過程。如果通氣效果不好土壤當(dāng)中的微生物就會(huì)將硝酸鹽生成氮?dú)猓@就是反硝化的作用。而稻田當(dāng)中的土壤環(huán)境從總體上來說是比較復(fù)雜的,這些硝化和反硝化的過程交替出現(xiàn)。而稻田當(dāng)中的N2O的釋放一般都在這兩種現(xiàn)象的反應(yīng)速度來體現(xiàn)。在硝化的過程中氫氮氧化速度比它的產(chǎn)生速度還要快,如果說氧氣供應(yīng)不足的話,就會(huì)讓N2O的量迅速增加。

2.2 稻田種養(yǎng)結(jié)合的N2O 排放影響因素

在水分的管理過程中,會(huì)影響到稻田土壤通氣情況和氧化還原的電位,同時(shí)也會(huì)影響到硝化的現(xiàn)象。稻田因?yàn)殚L期都在水中浸泡,所以就會(huì)形成厭氧的環(huán)境,而且如果水太深的話就會(huì)阻礙N2O向空氣當(dāng)中的擴(kuò)散,這樣就在它停留的過程當(dāng)中發(fā)生一些其它的反應(yīng)而產(chǎn)生氮?dú)猓赃@時(shí)再去檢測N2O的話就無法檢測到。但是如果稻田的通風(fēng)性比較好,就會(huì)讓其中氧氣的成分增加,這樣很多細(xì)菌就會(huì)被激活,為N2O的產(chǎn)生提供有利的空間。而稻鴨工作這種模式在對(duì)水分進(jìn)行管理的時(shí)候它們?cè)谛凶邥r(shí)腳可以伸入土壤之中,這樣可以發(fā)揮出防治的作用。相關(guān)學(xué)者認(rèn)為這種合作的模式能夠增加N2O的產(chǎn)生,比一般情況下的多出10%左右。這是因?yàn)楹驼5姆N植相比而言,它需要滿足鴨子和水稻共同的生長條件,所以在它們生長的不同階段當(dāng)中就需要所適應(yīng)的水深度,這其中滿足于鴨子的生長條件以后,就能讓它們啃食一些雜草和害蟲,從而為水稻的生長創(chuàng)造有力的條件,而且在它們啃食了大量的浮游生物以后,水里的好氧生物就會(huì)減少,從增加了N2O的排放。稻魚工作的活水就要比稻鴨工作的水更深,這樣就會(huì)讓N2O的產(chǎn)生量減少,調(diào)查分析會(huì)比平常少7%左右。稻蝦工作和稻魚工作相類似,也可以減少N2O的排放,可以比平常的稻田少排放8%左右。另外,在進(jìn)行種養(yǎng)結(jié)合的稻田種植模式當(dāng)中它所適合的施肥也有所不同,一般情況下施肥是為了增加產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量,但是在工作當(dāng)中很多動(dòng)植物的殘?jiān)图S便也能作為營養(yǎng)物質(zhì),為水稻的生長提供有利條件,而N2O的排放也與肥料的使用有著極為密切的聯(lián)系。

3 稻田種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)的溫室氣體排放機(jī)制分析

在全球溫室效應(yīng)逐漸呈現(xiàn)出嚴(yán)重性的背景下,這與氣候系統(tǒng)有著很大的影響,在稻田的工作模式當(dāng)中,農(nóng)業(yè)種養(yǎng)的不同類型都能實(shí)現(xiàn)甲烷的減輕排放,這樣就可以減少對(duì)環(huán)境的污染。種養(yǎng)結(jié)合大部分都是用動(dòng)物和水稻結(jié)合,然后動(dòng)態(tài)的對(duì)水位進(jìn)行管理,而且這些動(dòng)物的排泄物可以作為稻田的營養(yǎng)物質(zhì),這樣便會(huì)減少氮肥的使用,而且甲烷和N2O的排放也能有效減少。就比方說鴨子和水稻共生,就會(huì)促進(jìn)硝化,對(duì)于不同水深度而產(chǎn)生的影響也各不相同。在比方說龍蝦在水中會(huì)打洞,這樣就能讓土壤當(dāng)中的氧成分增加,以此來減少甲烷的排放[2]。

4 結(jié)語

綜上所述,稻田種養(yǎng)結(jié)合這一模式可以在水稻田當(dāng)中放入一些動(dòng)物或者水產(chǎn)品,這樣首先能夠?qū)⑺械囊恍┪廴疚镒孕星謇?,比方說魚和鴨子會(huì)食用大量的害蟲。其次是這些共生生物的糞便可以作為營養(yǎng)物質(zhì)作用于水稻,能夠促進(jìn)水稻的生長。最后是對(duì)于水稻工作的過程中再去飼養(yǎng)一些其它的生物也能給種植業(yè)主提供額外的經(jīng)濟(jì)收入。但是最大的作用就是無論是從事任何的工作模式,都能夠有效的減少土壤和農(nóng)作物當(dāng)中的甲烷產(chǎn)生量,不僅可以改善水稻田的環(huán)境,也能防止其傳到大氣當(dāng)中從而造成大氣的污染。并且在這種種植模式的不斷發(fā)展當(dāng)中,對(duì)溫室效應(yīng)有著良好的控制效果,從而改善生態(tài)環(huán)境。

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