一种降低稻田土壤甲烷排放的方法

114080960 a则公开了一种制备生物附加肥的方法，将枯草芽孢杆菌菌粉、哈茨木霉、酵母和厨余废弃物和生物质炭混合，并在水稻种植期间施用。这类方法能有效降低农田土壤甲烷的排放量，但通常存在以下问题：(1)生物肥料的生产条件、配方、技术和设备层面有较高的技术壁垒，难以在民间应用和推广；(2)生物肥料在施用条件上有一定局限，其中的活性微生物需要适宜的土壤生存环境，如温度、水分等，且不能与杀虫剂、杀菌剂等农药混合施用，否则将影响其有效性。
7.稀土在我国农业应用中已有几十年的历史，但目前未见采用添加稀土元素的方法促进土壤甲基营养微生物及其代谢酶活性，以减少农田土壤甲烷排放的报道。利用稀土元素激发土壤甲烷氧化潜力，对于农业减排，减缓碳排放，实现“双碳”目标，应对气候变化带来的挑战，具有重要的理论和实践意义，有着重要的应用前景。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种降低稻田土壤甲烷排放的方法，以降低土壤中甲烷的排放问题。
9.本发明提供了一种降低稻田土壤甲烷排放的方法，包括步骤如下：
10.向土壤中添加含稀土元素化合物，至稀土元素浓度为50-1000ppm。
11.进一步地，所述含稀土元素化合物中稀土元素为la元素。
12.更进一步地，所述含稀土元素化合物的la元素为3价。
13.更进一步地，所述含稀土元素化合物可选为lacl3、la(no3)3、la2(so4)3中的一种或多种。
14.进一步地，所述土壤中水含量为土壤最大持水量的50-60％。
15.更进一步地，所述
16.s1取干燥土壤；
17.s2向土壤中添加水至土壤最大持水量的50-60％；
18.s3添加含稀土元素化合物，至稀土元素浓度为50-1000ppm。
19.更进一步地，所述干燥土壤为风干土壤。
20.更进一步地，所述稀土元素浓度为150-1000ppm。
21.本发明相对于现有技术，将稀土元素作为添加剂，加入农田土壤中，一方面，可以减少农田土壤甲烷等有害温室气体的排放，为农业减排做出贡献；另一方面，施加的稀土元素存留在土壤中能够作为肥料，在促进作物生长发育、提高农作物产量和质量方面效果明显，达到了减排和增产的双重效果。并且本发明方法简单，成本投入低，适用性广泛，具有良好的环境效益和经济效益。
附图说明
22.图1为添加不同浓度稀土元素la
3
后稻田土壤的甲烷消耗曲线；
23.图2为添加不同浓度稀土元素la
3
后稻田土壤的诱导期甲烷氧化速率(ppmv
·
d-1
)图；
24.图2采用kruskal-wallis秩和检验来比较各组氧化速率之间的显著性差异，不同字母表示污染组之间差异显著(p＜0.05)。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
26.本发明实施例1-3的含稀土元素化合物为lacl3。
27.实施例1
28.本发明实施例1降低稻田土壤甲烷排放的方法如下：
29.(1)将无污染稻田土壤样品放置于敞口容器中自然风干至恒重。
30.(2)分别称取7g风干无污染稻田土壤于三个120ml培养瓶中，加入超纯水调节至最大持水量的60％。添加稀土元素la
3
至浓度为1000ppm并混匀，编号为hp，用铝盖封口。在室温下放置一晚，激活瓶中微生物。
31.(3)用注射器从密封瓶中抽取1.2ml空气，然后注入1.2ml纯甲烷，随即检验瓶中的甲烷初始浓度(培养瓶内初始甲烷浓度约为10000μl
·
l-1
)。
32.(4)将培养瓶放置于25℃培养箱中恒温培养。
33.(5)每隔24小时采集瓶内的甲烷并使用气相色谱法测定浓度，直到所有样品瓶中的甲烷消耗完，结束培养。
34.(6)甲烷氧化速率的计算如下公式：
[0035][0036]
其中，
[0037]
r——甲烷氧化速率，ppmv
·
d(天)-1
[0038]
t——计算选取时间段所经历的时间，d
[0039]
c——计算选取时间段结束时的甲烷浓度，ppmv
[0040]
c0——计算选取时间段开始时的甲烷浓度，ppmv
[0041]
实施例2
[0042]
本发明实施例2降低稻田土壤甲烷排放的方法如下：
[0043]
(1)将无污染稻田土壤样品放置于敞口容器中自然风干至恒重。
[0044]
(2)分别称取7g风干无污染稻田土壤于三个120ml培养瓶中，加入超纯水调节至最大持水量的60％。添加稀土元素la
3
至浓度为150ppm并混匀，编号为mp，用铝盖封口。在室温下放置一晚，激活瓶中微生物。
[0045]
(3)用注射器从密封瓶中抽取1.2ml空气，然后注入1.2ml纯甲烷，随即检验瓶中的甲烷初始浓度(培养瓶内初始甲烷浓度约为10000μl
·
l-1
)。
[0046]
(4)将培养瓶放置于25℃培养箱中恒温培养。
[0047]
(5)每隔24小时采集瓶内的甲烷并使用气相色谱法测定浓度，直到所有样品瓶中的甲烷消耗完，结束培养。
[0048]
(6)甲烷氧化速率的计算如下公式：
[0049][0050]
其中，
[0051]
r——甲烷氧化速率，ppmv
·
d(天)-1
[0052]
t——计算选取时间段所经历的时间，d
[0053]
c——计算选取时间段结束时的甲烷浓度，ppmv
[0054]
c0——计算选取时间段开始时的甲烷浓度，ppmv
[0055]
实施例3
[0056]
本发明实施例3降低稻田土壤甲烷排放的方法如下：
[0057]
(1)将无污染稻田土壤样品放置于敞口容器中自然风干至恒重。
[0058]
(2)分别称取7g风干无污染稻田土壤于三个120ml培养瓶中，加入超纯水调节至最大持水量的60％。添加稀土元素la
3
至浓度为50ppm并混匀，编号为lp，用铝盖封口。在室温下放置一晚，激活瓶中微生物。
[0059]
(3)用注射器从密封瓶中抽取1.2ml空气，然后注入1.2ml纯甲烷，随即检验瓶中的甲烷初始浓度(培养瓶内初始甲烷浓度约为10000μl
·
l-1
)。
[0060]
(4)将培养瓶放置于25℃培养箱中恒温培养。
[0061]
(5)每隔24小时采集瓶内的甲烷并使用气相色谱法测定浓度，直到所有样品瓶中的甲烷消耗完，结束培养。
[0062]
(6)甲烷氧化速率的计算如下公式：
[0063][0064]
其中，
[0065]
r——甲烷氧化速率，ppmv
·
d(天)-1
[0066]
t——计算选取时间段所经历的时间，d
[0067]
c——计算选取时间段结束时的甲烷浓度，ppmv
[0068]
c0——计算选取时间段开始时的甲烷浓度，ppmv
[0069]
对照例
[0070]
本发明对照例的方法如下：
[0071]
(1)将无污染稻田土壤样品放置于敞口容器中自然风干至恒重。
[0072]
(2)分别称取7g风干无污染稻田土壤于三个120ml培养瓶中，加入超纯水调节至最大持水量的60％，编号为ck，用铝盖封口。在室温下放置一晚，激活瓶中微生物。
[0073]
(3)用注射器从密封瓶中抽取1.2ml空气，然后注入1.2ml纯甲烷，随即检验瓶中的甲烷初始浓度(培养瓶内初始甲烷浓度约为10000μl
·
l-1
)。
[0074]
(4)将培养瓶放置于25℃培养箱中恒温培养。
[0075]
(5)每隔24小时采集瓶内的甲烷并使用气相色谱法测定浓度，直到所有样品瓶中的甲烷消耗完，结束培养。
[0076]
(6)甲烷氧化速率的计算如下公式：
[0077][0078]
其中，
[0079]
r——甲烷氧化速率，ppmv
·
d(天)-1
[0080]
t——计算选取时间段所经历的时间，d
[0081]
c——计算选取时间段结束时的甲烷浓度，ppmv
[0082]
c0——计算选取时间段开始时的甲烷浓度，ppmv
[0083]
本发明实施例1-3及对照例的实验结果如下
[0084]
实施例1-3和对比例1中稻田土壤甲烷的消耗曲线如图1，由图可见，稻田土壤甲烷的消耗量均遵循初期存在小幅波动，诱导期迅速下降的特点。与对比例1相比，实施例1和2添加稀土元素la
3
均使得稻田土壤甲烷的消耗时间大幅缩短，提高了甲烷的消耗速率。
[0085]
实施例1-3和对比例1中稻田土壤甲烷的氧化速率如图2，由图可见，随着添加稀土元素la
3
浓度的增加，甲烷氧化潜力逐渐增大。并且，根据kruskal-wallis统计检验的结果，添加稀土元素la
3
浓度最高的实施例1中的甲烷氧化潜力显著大于其他三个组(p＜0.05)。
[0086]
综上所述，本发明实施例选择稀土la
3
作为添加剂，在一定浓度范围内投放至稻田土壤中，可以显著增加稻田土壤甲烷的消耗，减少甲烷的排放。
[0087]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本技术说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。