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農業溫室氣體排放估算 - 水田甲烷(參數篇)

基本概念可參考上一篇文章 https://learncropmodel.blogspot.com/2025/05/blog-post.html 上一篇文章提及碳排係數在Tier1當中的拆解方式如下,我們來看看文獻裡的參數吧 $EF_i = EF_c \cdot SF_w \cdot SF_p \cdot SF_o$ EF i : i條件的每日排放係數 EF c : 無施用有機肥料下持續灌溉水田的排放係數 SF w : 不同水分管理區域的調整因子(表 5.12) SF p : 不同種植前水分管理調整因子(表 5.13) SF o : 有機質肥料型態或施用量之調整因子(Eq. 5.3, 表5.14) Baseline emission factor 也就是EF c 的預設係數來自於表5.1 (page 5.53) 表5.1 預設水田甲烷排放係數,假設水稻栽培時間小於180天、連續淹水、未施用有機質 World Regional Emission factor (kg CH 4 ha -1 d -1 ) Error range (kg CH 4 ha -1 d -1 ) Region Emission factor (kg CH 4 ha -1 d -1 ) Error range (kg CH 4 ha -1 d -1 ) 1.19 0.80 - 1.76 Africa 1.19 0.80 - 1.76 East Asia 1.32 0.89 - 1.96 Southeast Asia 1.22 0.83 - 1.81 South Asia 0.85 0.58 - 1.26 Europe 1.56 1.06 - 2.31 ...

從土壤有機質含量估算無機氮

假設 這個計算我主要使用兩個假設,(1)碳氮比約10:正常穩定的土壤碳氮比大約會接近10;(2)無機氮佔總氮約2%:這裡主要參考Pilbeam (2007) 在 Handbook of Plant Nutrition 這本書裡面所提到的數值,在穩定的土壤有機質當中,無機氮大約佔總氮的2%,需要放在心上的是,這個數值的變動性相當大,雖然從許多文獻和分析資料可以看到它的可靠性,但常常可發現比例在1-5%不等。 用土壤有機質1%計算 有機碳佔比為有機質的58%,因此有機碳為0.58%,相當於5800 ppm。碳氮比為10,那麼土壤總氮大概是5800/10 = 580 ppm。無機氮佔總氮的2%,相當於 580*0.02 = 11.6 ppm。 參考文獻 V.B., Allen and D.J. Pilbeam. (2021) Handbook of Plant Nutrition

施入一包氯化鉀可增加表土多少鉀濃度呢?

從肥料袋講起 從肥料袋上面可以看到氯化鉀的標示為(0-0-60),肥料袋的這個標示分別為氮、磷酐(P 2 O 5 )、過氧化鉀(K 2 O)的百分比,也就是過氧化鉀的重量佔全袋的60%,一般而言,常用的肥料重量每包40公斤,那這裡面K 2 O的含量就是24公斤。 換算為鉀含量 上一段我們知道1包40公斤的氯化鉀有24公斤的過氧化鉀(K 2 O),接下來要換算成鉀的重量。 我們來看一下K 2 O這個化學式:2個鉀(K)和1個氧(O),因此鉀的重量佔比為 $\tfrac{39 \times 2}{39 \times 2+16} = 0.83$,24公斤的過氧化鉀,含有$24 \times 0.83 = 19.9$ 公斤的鉀,為了方便計算,我們就用20公斤取代之。 接下來考慮土壤 每公頃的表土(0-15公分)重量約兩百萬公斤,因此每分地表土有二十萬公斤,為了方便計算,投入的鉀量20公斤,相當於 20/200,000 = 0.0001,若要換算成ppm,乘上1,000,000 ,就相當於100 ppm。 也就是說,如果我們均勻地把1包氯化鉀投入到1分地的表土(0-15公分),短期內沒有被植物吸收、淋洗,大約提升土壤鉀濃度約100 ppm。必須要永遠放在心上的是,大部分的施肥情形比這裡的假設情境更加複雜,例如在表土施加肥料、深層施肥、在畦上施肥......等,還有植物的吸收、雨水淋洗等,讓整體情境變得更複雜。我們這裡舉這個例子,是為了讓大家知道,每次的施肥都會造成土壤裡面的肥力狀態相當的變動。

增加1%有機質需要施入多少有機質肥料呢?

先說我個人的建議:穩定的進行土壤管理(不清耕、草生栽培、減少耕犁),讓植物體的根部和殘株進入土壤,土壤有機質就會穩定的上升,也就是說,有機質肥料不是增加土壤有機質的唯一手段。 為了方便我們記住數字,使用1分地(約0.1公頃)當作討論的單位。 一公頃的表土(0-15公分) 重量約2,000,000公斤,也就是兩百萬公斤, 換算1分地有20萬公斤重量,如果要增加1%,需要20萬公斤*0.01 = 2000 (公斤)的有機質。假設有機質肥料的有機質含量是80%,因此需要的有機質肥料量為 2000 /0.8 = 2,500 (公斤),以1包肥料40公斤計算,大約需要62包肥料。這個驚人的數字,還沒有列入每一次施入有機質肥料,會有相當的比例分解。 另一個問題是,我們在這個過程當中投入多少氮? 以一般雜項堆肥的總氮含量為2%估算,每分地投入2500公斤有機質肥料,相當於投入2500*0.02 = 50 公斤,如果礦化量為50%,那相當於每分地投入25公斤氮素,也就是250(公斤/公頃),這可能已經超過一期作所需要的氮量。 參考資料:友善環境農業資材補助推薦名單 https://www.afa.gov.tw/cht/index.php?code=list&ids=2212