Možnosti snížení emisí metanu při pěstování rýže

Bc. Ivan FILIPSKÝ

Master's thesis

Mitigation Options for Methane Emission from Rice Cultivation

Abstract:

Rýže je jednou z nejvýznamnějších potravin světa. Globální změna klimatu je velmi komplexní jev závisející na mnoha faktorech. Mezi tyto faktory patří kupříkladu Milankovićovy cykly, změny sluneční aktivity, desková tektonika, mořské proudění, přítomnost aerosolů v atmosféře, vliv vegetačního krytu zemského povrchu či změny magnetické polarity Země. Jeden z klíčových vlivů na zemské klima má i skleníkový efekt. Ačkoliv je koncentrace metanu v atmosféře řádově nižší než oxidu uhličitého, molekula metanu má mnohonásobně vyšší potenciál absorbovat infračervené záření. Metan přirozeně vzniká při vulkanické činnosti a jako koncový produkt dekompozice organické hmoty působením metanogenních archeí. V aerobním prostředí může být metan oxidován metanotrofními bakteriemi. S rostoucí lidskou populací rostla i antropogenní produkce metanu, která dnes převažuje nad přirozenou produkcí. Produkce metanu rýžovišti je jedním z nejvýznamnějších antropogenních zdrojů metanu. Bylo zjištěno, že přerušované zaplavení půdy při pěstování rýže vede díky aerobním procesům ke snížení emisí metanu i k lepšímu prospívání rostlin rýže. Dále se ukázalo, že samotná přítomnost rostliny rýže významně zvyšuje emise metanu, pravděpodobně díky produkci kořenových exudátů a odumřelé biomasy rostlinou. Vedle vodního managementu má klíčový vliv i přítomnost organické hmoty v půdě. Hnojení organickým hnojivem tedy vede ke zvýšení produkce metanu. Další úkon, který může snížit produkci metanu rýžovištěm je aplikace anorganických hnojiv. Rozdíly v produkci obilek mezi jednotlivými ošetřeními ale nebylo možné stanovit kvůli technickým možnostem. Ideální management pro pěstování rýže s nízkou produkcí metanu a při zachováním výtěžku by pravděpodobně zahrnoval změny anaerobních podmínek v rýžovišti, jako např. aeraci vody či pěstování v brázdách. Dále je vhodné aplikovat anorganická hnojiva namísto organických a nevracet sklizenou biomasu do rýžoviště. Aplikace karbidu vápenatého v kapslích či využití systému Azolla-Anabaena mohou rovněž snížit emise metanu z rýžovišť.

Abstract:

Rice is one of the world's important food crops. Global climate change is very complex phenomenon depending on many factors. These factors include Milankovitch cycles, changes in solar activity, plate tectonics, thermohaline circulation, presence of aerosols in the atmosphere, influence of the vegetation cover of the Earth's surface or the change of the Earth's magnetic polarity. One of the key effects on the Earth's climate is the greenhouse effect. Although the concentration of methane in the atmosphere is lower than that of carbon dioxide, the methane molecule has a much higher potential to absorb infrared radiation. Methane is naturally produced by volcanic activity and as a terminal product of organic matter decomposition by methanogenic archaea. In an aerobic environment, methane can be oxidized by metanotrophic bacteria. With the growing human population, anthropogenic methane production has also grown and which now prevails over the natural production. Rice paddy methane production is one of the most important anthropogenic sources of methane. It has been found that the intermittent flooding of the soil during rice cultivation, due to aerobic processes, leads to a mitigation of methane emissions as well as a better growth of the plants. Furthermore, the presence of the rice plant has been shown to significantly increase methane emissions, probably due to the plant's production of root exudates and dead biomass. In addition to water management, the presence of organic matter in the soil is also crucial. Thus, fertilization with organic fertilizer leads to increased methane production. However, differences in the production of caryopses between treatments could not be determined due to technical possibilities. Ideal management for rice cultivation with low methane production and yield maintenance would likely involve changes in anaerobic conditions in the rice paddy such as water aeration or ridge cultivation. Moreover, it is advisable to apply inorganic fertilizers instead of organic and not to return harvested biomass to the paddy. The application of o encapsulated calcium carbide or the use of the Azolla-Anabaena cultivation system can also reduce methane emissions from paddy fields.

Keywords

pěstování rýže, změna klimatu, skleníkový efekt, emise metanu

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2019

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Martin Rulík, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Hydrobiology