Methane Emissions from Rice Fields of the Rostov Region

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

On the example of the Rostov region, the results of measurements by the chamber method of methane fluxes into the atmosphere from rice fields are analyzed. In addition to measuring methane fluxes in the phases of “germination” and “full ripeness” of rice, concentrations of methane and hydrogen sulfide, Eh, pH, density and humidity were determined in the water of the rice check and various horizons of watered soils. The rate of methane flow into the atmosphere from the surface of the rice check varied in the range from 0.195 to 0.531 mg СН4/(m2 h) and in the “full ripeness” phase of rice was on average 2.1 times higher than in the “germination” phase. The rate of methane flow into the atmosphere from the surface of soils located between rice checks was on average 4.9–12.1 times lower than the rate of its flow from rice checks, varying within 0.034–0.045 mg СН4/(m2 h). It is shown that after watering rice checks in soils isolated by a layer of water, Eh values decrease and, as a consequence, there is an increase in methane concentrations in soils and its fluxes into the atmosphere. According to the assessment, the total methane emission by rice fields of the Rostov region approximately reaches 1.253 tons per day or 150 tons/year, which is 0.4–1.5% of the annual methane release by the soils of the Rostov region.

作者简介

D. Gar’kusha

Institute of Earth Sciences of the Southern Federal University

编辑信件的主要联系方式.
Email: gardim1@yandex.ru
Russia, 344090, Rostov-on-Don

Yu. Fedorov

Institute of Earth Sciences of the Southern Federal University

Email: gardim1@yandex.ru
Russia, 344090, Rostov-on-Don

N. Tambieva

Hydrochemical Institute

Email: gardim1@yandex.ru
Russia, 344090, Rostov-on-Don

E. Mel’nikov

Agricultural enterprise LLC “Energy”

Email: gardim1@yandex.ru
Russia, 347540, Proletarsk

参考

  1. Бажин Н.М. Метан в окружающей среде: аналитический обзор // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. Сер. Экология. Вып. 93. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2010. 56 с. https://elibrary.ru/item.asp?id=12992797. Дата обращения 27.10.2022.
  2. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А. Влияние растений на процессы цикла метана в донных отложениях и ризосфере почв // Сибирский экологический журн. 2016. № 6. С. 919–934.
  3. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С. Метан в почвах различных географических зон России // Известия РАН. Сер. географическая. 2018. № 3. С. 47–55. https://doi.org/10.7868/S2587556618030068
  4. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А., Трубник Р.Г., Крукиер М.Л. Концентрация и эмиссия метана в различных типах почв Ростовской области // Вопросы степеведения. 2022. № 4. С. 13–24.
  5. Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И., Цибарт А.С., Смирнова М.А. Углеводороды в почвах: происхождение, состав, поведение (обзор) // Почвоведение. 2015. № 10. С. 1195–1209.
  6. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Нахутин А.И., Яковлев А.Ф., Гитарский М.Л. Вклад России в изменение концентрации парниковых газов в атмосфере // Метеорология и гидрология. 2002. № 5. С. 17–27.
  7. Кудеяров В.Н. Эмиссия закиси азота из почв в условиях применения удобрений (аналитический обзор) // Почвоведение. 2020. № 10. С. 1192–1205.
  8. Кудеяров В.Н., Демкин В.А., Гиличинский Д.А., Горячкин С.В., Рожков В.А. Глобальные изменения климата и почвенный покров // Почвоведение. 2009. № 9. С. 1027–1042.
  9. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Велл Р., Лофтфильд Н., Флесса X. Газообразные потери и трансформация минерального азота в пахотной буроземной почве в зависимости от влажности // Агрохимия. 2007. № 10. С. 5–13.
  10. Макаров В.В., Середа М.В. Особенности агротехники возделывания риса в Ростовской области // Научный журн. КубГАУ. 2012. № 79. С. 1–10.
  11. Минько О.И., Каспаров С.В., Аммосова Я.М. Газообразные вещества – продукты метаболизма микробных ценозов переувлажненных почв // Журн. общей биологии. 1987. Т. 48. № 2. С. 182–193.
  12. Минько О.И., Каспаров С.В., Аммосова Я.М., Зборищук Н.Г. Образование газообразных углеводородов орошаемыми почвами // Биологические науки. 1989. № 1. С. 106–112.
  13. Назаров И.М., Фридман А.И., Фридман Ш.Д. и др. Антропогенная эмиссия метана в странах СНГ и Прибалтики // Метеорология и гидрология. 1992. № 11. С. 15–20.
  14. Олейник О.А. Мелиоративное состояние земель рисовых оросительных систем Ростовской области // Научный журн. Российского НИИ проблем мелиорации. 2011. № 4. С. 1–19.
  15. Пиковский Ю.И., Смирнова М.А., Геннадиев А.Н., Завгородняя Ю.А., Жидкин А.П., Ковач Р.Г., Кошовский Т.С. Параметры нативного углеводородного состояния почв различных биоклиматических зон // Почвоведение. 2019. № 11. С. 1307–1321.
  16. РД 52.24.511-2013. Массовая доля метана в донных отложениях. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Росгидромет, ГУ “Гидрохимический институт”. 2013. 19 с.
  17. РД 52.24.512-2012. Объемная концентрация метана в водах. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Росгидромет, ГУ “Гидрохимический институт”. 2012. 23 с.
  18. РД 52.24.525-2011. Массовая доля сульфидной серы в донных отложениях. Методика выполнения измерений фотометрическим методом с N,N-диметил-п-фенилендиамином. Ростов-на-Дону: Росгидромет, ГУ “Гидрохимический институт”, 2011. 26 с.
  19. Романовская А.А. Выбросы метана и закиси азота в аграрном секторе России // Метеорология и гидрология. 2008. № 2. С. 87–97.
  20. Романовская А.А., Коротков В.Н., Смирнов Н.С., Карабань Р.Т., Трунов А.А. Оценка вклада землепользования в антропогенную эмиссию парниковых газов на территории России в течение 2000–2011 гг. // Метеорология и гидрология. 2014. № 3. С. 5–18.
  21. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. Боевой Л.В. Ростов-на-Дону: НОК, 2009. Ч. 1. 1044 с.
  22. Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов. Программа МГЭИК по национальным кадастрам парниковых газов. Хаяма, Канагава: МГЭИК, 2006. 26 с. chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https:// www.un-gsp.org/sites/default/files/documentos/ghg_ booklet_russian_final.pdf. Дата обращения 27.10.2022.
  23. С 2017 по 2020 год урожайность риса в Ростовской области выросла на 23%. ФГБУ “Центр Агроаналитики”. 08.06.2021 г. https://specagro.ru/news/202106/v-rostovskoy-oblasti-aktivno-razvivaetsya-proizvodstvo-risa. Дата обращения 27.10.2022.
  24. Федоров Ю.А., Сухоруков В.В., Трубник Р.Г. Аналитический обзор: эмиссия и поглощение парниковых газов почвами. Экологические проблемы // Антропогенная трансформация природной среды. 2021. Т. 7. № 1. С. 6–35. https://doi.org/10.17072/2410-8553-2021-1-6-34
  25. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н. Эмиссия метана почвами степной зоны Ростовской области // Известия Русского географического общества. 2010. Т. 142. Вып. 2. С. 45–52.
  26. Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С., Гарькуша Д.Н., Хорошевская В.О. Метан в водных экосистемах. Ростов-на-Дону: ЗАО “Ростиздат”, 2007. 330 с.
  27. Akiyama H., Yagi K. Direct N2O emissions from rice paddy fields: Summary of Available Data // Global Biogeochemical Cycles. 2005. V. 19. P. GB1005. https://doi.org/10.1029/2004GB002378
  28. Conrad R. Control of microbial methane production in wetland rice fields // Nutr. Cycl. Agroecosys. 2002. V. 64. P. 59–69. https://doi.org/10.1023/A:1021178713988
  29. Conrad R. The global methane cycle: recent advances in understanding the microbial processes involved // Env. Microbiol. Rep. 2009. V. 1. P. 285–292. https://doi.org/10.1111/j.1758-2229.2009.00038.x
  30. Denier van der Gon H.A.C., Neue H.U. Influence of organic matter incorporation on the methane emission from a wetland rice field // Global Biogeochem. Cycl. 1995. V. 9. P. 11–22.
  31. Gaihre Y.K., Wassmann R., Villegas-Pangga G. Impact of elevated temperatures on greenhouse gas emissions in rice systems: Interaction with straw incorporation studied in a growth chamber experiment // Plant and Soil. 2013. V. 373. P. 857–875. https://doi.org/10.1007/s11104-013-1852-4
  32. Gar’kusha D.N., Sukhorukov V.V. Methane Emissions by Reed Formations on the Azov Sea Coast // OnLine J. Biol. Sci. 2019. V. 19. P. 286–295. https://doi.org/10.3844/ojbsci.2019.286.295
  33. Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories. IPC-IGES-OECD-IEA, Japan, 2000. https://www.ipcc-nggip.iges. or.jp/public/gp/english
  34. IPCC Climate Change 1996. Scientific and technical analysis of impacts, adaptions and mitigation // Contribution of working group II to the second assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. London: Cambridge University Press, 1996. 1535 p.
  35. IPCC Climate Change 2014. Synthesis Report // Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva, Switzerland, 2014. 151 p.
  36. Khalil M.A., Shearer M.J. Decreasing emissions of methane from rice agriculture // Int. Congress Series. 2006. V. 1293. P. 33–41. https://doi.org/10.1016/j.ics.2006.03.003
  37. Matthews E., Fung I., Lerner J. Methane emission from rice cultivation: geographic and seasonal distribution of cultivated areas and emission // Global Biogeochem. Cycles. 1991. V. 5. P. 3–24. https://pubs.giss.nasa.gov/abs/ma03400p.html. Дата обращения 27.10.2022
  38. Nazaries L., Murrell J.C., Millard P., Baggs L., Singh B.K. Methane, microbes and models: Fundamental understanding of the soil methane cycle for future predictions // Environ. Microbiol. 2013. V. 15. P. 2395–2417. https://doi.org/10.1111/1462-2920.12149
  39. Nguyen C. Rhizodeposition of organic C by plants: mechanisms and controls // Sustainable Agriculture. Dordrecht: Springer, 2009. P. 97–123. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2666-8_9
  40. Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Reference Manual. Workbook. V. 2. Module 4: Agriculture. P. 1–20. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/gl/invs5c.html
  41. Saunois M., Stavert A.R., Poulter B., Bousquet P., Canadell J.G. et al. The Global Methane Budget 2000–2017 // Earth Sys. Sci. 2020. V. 12. P. 1561–1623. https://doi.org/10.5194/essd-12-1561-2020
  42. Seinfeld J.H. Insights on Global warming // AIChE J. 2011. V. 57. P. 3259–3284. https://doi.org/10.1002/aic.12780
  43. Serrano-Silva N., Sarria-Guzman Y., Dendooven L., Luna-Guido M. Methanogenesis and methanotrophy in soil: A review // Pedosphere. 2014. V. 24. P. 291–307. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(14)60016-3
  44. Smartt A.D., Brye K.R., Norman R.J. Methane Emissions from Rice Production in the United States: A Review of Controlling Factors and Summary of Research // Greenhouse Gases. Ch.: 8. London: In-Tech, 2016. P. 179–207. https://doi.org/10.5772/62025
  45. Wallenius A.J., Dalcin Martins P., Slomp C.P., Jetten M.S.M. Anthropogenic and Environmental Constraints on the Microbial Methane Cycle in Coastal Sediments // Front. Microbiol. 2021. V. 12. P. 631621. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.631621
  46. Wang Z.P., Delaune R.D., Patrick W.H., Jr., Masscheleyn P.H. Soil Redox and pH Effects on Methane Production in a Flooded Rice Soil // Soil Sci. Soc. Am. J. 2009. V. 57. P. 382–385. https://doi.org/10.2136/sssaj1993.03615995005700020016x
  47. Wang Z.-Y., Xu Y.-C., Li Z., Guo Y.-X., Wassmann R., Nene H.U., Lantin R.S., Buendia L.V. Methane emission from irrigated rice fields and its control // Acta Agron. Sinica. 2001. V. 27. P. 757–768.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (1MB)
3.

下载 (4MB)
4.

下载 (131KB)

版权所有 © Д.Н. Гарькуша, Ю.А. Фёдоров, Н.С. Тамбиева, Е.В. Мельников, 2023

##common.cookie##