我国华中地区稻田甲烷排放特征

本文主要讨论地处我国华中水稻生态区的湖南红壤稻田的CH4排放特征．稻田CH4排放的日变化都有一致的规律，即在下午16：00左右出现最大值；CH4排放的日变化幅度与天气条件和水稻植物体有关；CH4排放的日变化与温度日变化的相关性很好（R＞0．90）。早稻和晚稻的CH4排放季节变化规律有明显的差别，这主要是由于早、晚稻水稻生长期间的天气特别是空气温度变化的差异引起的，早稻CH4排放车在水稻生长中期（6月）略大，而晚稻在水稻移栽后几天内CH。排放就达到整个季节中的最大值，以后随时间逐渐降低；缺水会使CH4排放率明显降低，而且在重新灌水后相当长时间内CH4排放率没有回升；CH4排放在全有机肥的田中最大，然后依次是常规施肥、全语渣肥及化肥田；尿素、氯化钾和复合肥的多施可降低稻田CH。排放率；不同施肥田中CH4排放串的温度效应不同；施肥是控制CH4排放的一种可行手段；在整个晚稻生长季节中瞬时CH4排放率与瞬时温度呈明显的指数关系；在1991年双季水稻生长季节中，稻田中CH4的排放量为67．96gm－2，其中早稻的CH4排放率为0．36gm-2d－1，晚稻为0.

稻田CH_4的传输

通过对稻田CH_4排放、土壤CH_4产生率以及植物体CH_4传输、气泡、液相扩散这三种排放路径的同时测量后发现:CH_4氧化作用在下午CH_4排放路径通畅时较小;阴雨天气造成CH_4排放率降低会增加CH_4在土壤中的氧化量。早稻CH_4传输效率在6月上、中旬较高,晚稻则在水稻生长初期的7月下旬最高,这主要是两季水稻的生长季节中气候因子的差异造成的。只有在较短的时间尺度内,当水稻植物体、气候因素维持相对恒定时,CH_4产生率和稻田甲烷排放才显出正相关性。 水稻植物体内有明显的CH_4浓度梯度。水稻的切割控制实验发现,通过植物体排放CH_4的比例随季节而变化,在进行单株植物体排放测量时发现了同样结果,早稻和晚稻CH_4通过水稻植物体的传输平均分别占CH_4总体排放的73.18％(43.07—97.88％〕及54.98％(11—99.95％);植物体对CH_4排放的作用在早稻大于晚稻;水稻植物体排放CH_4的能力的季节变化对早、晚稻类似,随着水稻的生长而不断增强,到水稻抽穗中期达到最大,以后则随水稻的成熟而变小;水稻植物体排放CH_4的能力与水稻植物体的高度存在极大的线性正相关。土壤中CH_4的浓度远远大于大气中的CH_4含量(10—10~4倍),根部区域土壤CH_4浓度小于水稻行间土壤中的;在垂直方向,CH_4浓度在14cm深的土壤中最大,与土壤浅层有?

稻田土壤中的CH_4产生

通过对意大利稻田及我国湖南地区稻田土壤中CH_4产生率的实地测量,甲烷产生主要发生在稻田土壤耕作层的还原层(2—20cm),但不同的农业操作对此有较大的影响;在意大利稻田中7—17cm土壤层是重要的甲烷产生区域,13cm处的CH_4产生率最大;由于我国湖南地区独特的有机肥铺施操作,土壤中甲烷的产生在土壤上部即耕作层氧化层以下(3—7cm)就达到最大值。土壤湿润度能影响土壤主要CH_4产生区域的深度,当土壤湿润度低于某个临界值后,主要的CH_4产生区域将向土壤深处移动,CH_4产生量也明显减少。种植水稻的稻田土壤中CH_4产生率要比不种水稻的大,同块稻田中CH_4产生率还有一定的空间变化。另外,水稻植物根部土壤比水稻行间土壤能产生较多的CH_4。在大多数情况下CH_4产生率在下午大于上午,但在一日间没有明显的日变化规律,因此CH_4排放路径的日变化可能是CH_4排放日变化的主要原因。在湖南地区不同施肥和水管理稻田的CH_4产生率差别十分显著。这种差别能完全在CH_4排放率的差异上体现出来。总有机酸含量差别在各不同施肥田中较小而在各不同水处理田中较大实验室培殖发现温度能够较大地影响土壤CH_4产生率,每上升10℃,甲烷产生率能增加3倍多。在整个水稻生长季节中。

稻田CH_4的排放规律

通过对我国长江中下游地区、西南地区及华中地区这三大主要水稻区稻田CH_4排放的多年测量,描述了稻田CH_4排放的一般规律及特征。稻田CH_4排放的日变化有三种型式,即下午最大值型式、夜间最大值型式以及下午、夜间双峰型式,导致这三种型式的主要原因是CH_4排放路径的日变化;不同品种水稻的不同生理特性、天气条件会通过改变CH_4排放路径的日变化来改变CH_4排放日变化的型式;随着水稻生长,CH_4排放日变化幅度也会随着变化。 早稻与晚稻稻田CH_4排放的季节变化型式不一致。早稻的CH_4排放一般出现三个排放峰值,其中第一个与第三个峰值是由土壤中CH_4的产生率增加引起的,第二个峰值则是由于CH_4排放路径的畅通引起的。四川地区单季稻CH_4排放的季节变化与早稻比较一致,但是没有第一个排放峰值的出现。引起早、晚稻不同季节变化的原因是水稻生长季节中气温的季节变化。灌溉水状态也能够较大程度的影响稻田CH_4的排放的季节变化。 含SO_4^(2-)的肥料能够降低CH_4的排放,但其作用的大小取决于土壤中有机物质(肥)的数量;施尿素、KCl也能够使CH_4排放降低,但它的降低效应没有有机肥使CH_4排放增大的正效应大,这说明有机肥对CH_4排放的影响很大,而在空气中堆腐过的沼渣肥使稻田CH_4的排放大大降低。不同的施肥使?

温度对稻田CH_4排放日变化及季节变化的影响

通过实验室及野外观测实验发现：气温变化是导致稻田ＣＨ４排放日变化的本质原因，实验室实验中发现土壤温度变化能够引起ＣＨ４排放率的明显变化，但是后者比前者滞后１０～１１小时；在调整相位差后，ＣＨ４排放率与土壤温度有很好的线性相关（Ｒ＞０．８０，Ｎ＝２４），ｄＦ／ｄＴｓｏｉｌ的平均值为６１．０±５９．０μｇＣＨ４·ｍ－２·ｈ－１·Ｋ－１。实际稻田中一日之间的ＣＨ４排放率与灌溉水温度、土壤浅层（＜２ｃｍ）温度以及空气温度相关性最大，ｄＦ／ｄｔｗａｔｅｒ为２００．０～４４５０．０μｇＣＨ４·ｍ－２·ｈ－１·Ｋ－１，但是与土壤深层（＞５ｃｍ）温度的相关性较差；一日之间气温的变化引起ＣＨ４三个传输路径的变化是导致ＣＨ４排放日变化的原因。稻田ＣＨ４排放日变化的温度效应的大小对于早稻相对稳定，而对晚稻则随时间呈明显的下降趋势，结合土壤ＣＮ４排放率的季节变化，这种现象是由于整个水稻生长季节中，气温以及水稻生长状态所导致的ＣＨ４传输效率的变化引起的。大气、稻田灌溉水、土壤类型以及水稻品种等都会影响ＣＨ４排放日变化的温度效应。由于早晚稻温度变化趋势的不同使早稻与晚稻ＣＨ４排放的季节变化形式有极大的差别；日平均温度与甲烷排放日平均值?

稻田土壤中甲烷产生率的实验研究

本实验旨在研究稻田土壤中甲烷产生率对稻田CH_4排放的影响.观测结果表明:土壤各深度的甲烷产生率有很大的变化范围(1—4639ng·h^(-1)·g^(-1)d.w.).主要的甲烷产生区域是7—17cm深的土壤层,其中以13cm深的土壤层上的生成速率最大.土壤中甲烷产生率与稻田CH_4排放率在水稻生长的某些阶段有较好的相关性,但它的季节变化却不能与排放的季节变化完全耦合.在水稻生长期,土壤中甲烷产生率随时间而增大,并在8月份水稻收割前达到最大,其日平均值在38—767 ng·h^(-1)·g^(-1)d.w.间变动.稻田土壤中甲烷产生率也存在日变化,一般在下午达到最大值,但却没有发现它与土壤温度有明显的相关关系.在不同施肥及水稻品种的稻田土壤中也观测到不同的甲烷产生率.在土壤中产生的甲烷最多只有28.8％被排放到大气中,而其余多于71.2％的则被氧化在土壤中.

稻田CH_4排放的控制措施

通过对稻田CH_4排放施肥效应的研究指出:化肥的施用能够降低CH_4的排放,但是有机物的数量及质量是影响稻田CH_4排放的主要因素,因此稻田CH_4排放的控制应该主要从有机肥的科学施用入手;比起常规的有机肥,沼渣肥这种已经发酵的“陈”有机肥能够较大程度地降低CH_4排放。推出沼渣肥和化肥混施的方案,在不降低水稻产量的同时降低CH_4排放,并建议新鲜有机肥(紫云英、稻草、猪粪等)先进沼气池产生沼气并利用,沼渣在施入土壤前先充分干燥。 水管理实验发现,当土壤湿润度低到一定程度时(26％<湿度<31％),CH_4排放率突然减少,CH_4产生率也明显降低,而且主要的产CH_4区域向土壤深处移动。重新灌水后在较长的一段时间内CH_4排放率仍不能恢复。一个三日间隔灌溉法因为灌溉的时间间隔太短,没有起到降低排放的作用。同时考虑水稻产量及方案实用性,提出用适当时间表的间歇灌溉来降低CH_4排放。如果能控制好土壤湿润度的临界值,我国常用的晒田技术会起到降低CH_4排放的效果。 为更好地降低CH_4排放,并努力增加水稻产量,设想了一种水肥结合的控制措施,即把沼渣肥和化肥混施方案与最简单的间歇灌溉方案——晒田共同使用、结果使晚稻CH_4排放降低了一倍多。水稻作为传输CH_4的主要路径。

稻田甲烷排放影响因子的研究进展

综述影响因素-农业操作、水稻植物体、天气以及土壤对稻田甲烷排放的作用,说明目前稻田甲烷排放研究的状况和研究方向.

华东稻田CH_4和N_2O排放

稻田ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放的季节变化规律完全不同，两者的排放通量随土壤水分条件变化而互为消长，但它们的日变化形式则比较一致。晴天时的ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放日变化规律明显，主要表现为下午单峰模态，有时ＣＨ４排放夜间出现一个次峰。ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放总量因肥料类型而不同，堆肥加尿素处理比ＮＨ４ＨＣＯ３处理少排放Ｎ２Ｏ３０％，多排放ＣＨ４１２％。

华中稻田甲烷排放的施肥效应及施肥策略

研究了实施几种不同比例有阶肥及化肥的施肥方案对稻田甲烷排放的影响。在维持氮、磷、钾含量其本不变时，施较多的有机肥是甲烷排放率高的重要原因，而施较多化肥则能降低甲烷排放；同样是有机肥，已在沼气池中发酵后的沼渣经干燥后对稻田甲烷徘放的正效应要大大低于“新鲜”有机肥；有机肥数量及性质的改变对甲烷排放的影响程度要远远大于改变化肥量对甲烷排放的影响，即有机肥的数量及性质显影响稻田甲烷排放的主要因素；控制甲烷排放的方法应重点放在控制有机肥的施用上，沼渣作为一种再生性的资源，具有多种优点，能够用来代替目前常用的有机肥。沼渣肥与化肥结合施用可能是降低稻田甲烷排放的有效措施。

广州地区稻田甲烷排放及中国稻田甲烷排放的空间变化

１９９３年在广州地区采用中国科学院大气物理研究所研制的自动采集和分析系统测量了稻田甲烷的排放率，首次获得了占我国２０～２５％左右水稻收获面积的华南地区稻田甲烷排放特征值。从而宏观地使我国五大主要水稻生态区的甲烷排放率都有了实测资料。稻田甲烷排放率的季节变化主要与气温及灌溉水状态的变化有较大关系，日变化规律以下午出现极大为主。本实验田的甲烷排放率低，其特有的耕作制度（稻田冬天闲置及两季稻期间的闲置）可能是重要原因之一；广州地区实际水稻耕作中施用少量甚至不施有机肥也促成该地区比较低的甲烷排放率。在实验中尽量保持当地的常规水管理方式，这样能更准确和实际地反映出稻田甲烷排放率。年平均气温和土壤的有机质含量不足以说明稻田甲烷排放的空间变化规律。广州地区甲烷排放卒相对较低，早晚稻的季节平均值分别为０．５±０．６ｍｇ／ｍ￣２·ｈ和０．４±０．４ｍｇ／ｍ￣２·ｈ。根据我国目前已有的各大区域、各种耕作制度的稻田甲烷排放率资料及相应的稻田面积推算出中国总体稻田甲烷排放率为１１．１（１０．２～１２．８）×１０￣（１２）ｇ／ａ。

我国西南地区的稻田CH_4排放

稻田CH_4排放的季节变化和水稻的生长过程(水稻高度)有较大的关系,有机肥对稻田CH_4排放有促进作用,沼气发酵肥可以降低稻田的CH_4排放量,水稻品种对稻田CH_4排放有一定影响,垄作是减少稻田CH_4排放的一种重要方法。

施肥对稻田甲烷排放的影响

采用自动连续测量系统，对不同施肥情况下稻田甲烷排放通量进行了监测。结果表明：施肥是影响稻田甲烷排放的重要因素。增施有机肥会导致甲烷排放量增加．应用化肥可降低甲烷排放，有机肥加倍处理，３２ｄ甲烷总排放量１６．４０ｇＣＨ＿４／ｍ￣２，是化肥加倍处理的１．５６倍；常规施肥处理介于两者之间。略高于常规加倍处理。肥料种类对甲烷排放量也有影响。全施有机肥高于有机肥加化肥（１：１）组，施沼渣肥组次之，全化肥组排放量最低，不到全有机肥处理排放量的１／５．有机肥又以施人畜粪的甲烷排放率最高，绿肥次之，沼渣肥和稻草的甲烷排放率最低。有机肥的多级利用是减少稻田甲烷排放的一条重要途径。

我国南方红壤丘岗区稻田甲烷产生规律

温度对稻田甲烷产生有显著影响，温度每升高１０℃，甲烷产生率约增长３倍。水稻在插秧后和收割前出现甲烷产生高峰，在生长中期产生率较低。稻田土壤中甲烷产生率的垂直分布与有机酸含量的垂直分布一致。水稻植株对甲烷产生率有巨大影响，即种植水稻比不种水稻甲烷产生率显著增加。稻田土壤排到大气中的甲烷不到其产生量的２０％。

分光光度法测定水稻土中有机酸的研究

本文以三种有机酸为代表,研究并建立了测定水稻土中有机酸的分光光度法。结果表明,三种有机酸的有色络合物具有相同的吸收光谱,且具有相同的最大吸收波长(λ_(mss)=500um)和相近的表观摩尔吸光系数。水分对酯化反应影响很大,含水量达4ml时,吸光值下降85％。酯化温度在10℃以上时,酯化率达最大值且保持稳定。在25℃时,显色反应20min趋干稳定,且在1h内吸光值下降不超过1.2％。土样中的有机酸采用NaCl溶液为提取剂,以3:1的液土比振荡提取30min,NaCl溶液浓度为1％就能达到良好的提取、过滤效果。提取液在烘干前需进行碱化,否则有机酸将损失30％以上。本法平均回收率为92.2％(n=5),标准差为0-0.0478cmol k8^(-1)(n=2-6),平均0.0142cmol kg^(-1)(n=26);变异系数为0—10％(n=2-6),平均4.87％(n=26);线性范围为0—0.0018mol L^(-1)。

亚热带红壤性稻田的甲烷排放

亚热带红壤性稻田的甲烷排放量为５５．２３９／ｍ２·ａ．不同年度间有差异；在年度内（水稻生长季节）亦有差异．以８月排放最多，其余月份依其排放量的顺序是７月，６月，５月，９月，１０月．甲烷排放率的日变化有规律性，１６时前后出现最大值，６时左右出现最小值，呈单峰型，日变化幅度与天气有关，季节变化比较复杂，无规律性，在不同年度、不同稻季（早、晚季），其变化也不一致．稻田甲烷排放与水稻生产和生长密切相关，水稻的种植和生长是稻田甲烷排放的基础和根源．

南方红壤丘岗区稻田土壤有机酸含量与甲烷排放率

分别采用分光光度法和微机控制气相色谱法同时测定稻田上壤有机酸含量和甲烷排放率，以了解二者之间的关系。结果表明，在不同施肥实验小区，土壤有机酸含量随时间变化趋势一致，而甲烷排放率随时间变化趋势则不尽一致。各小区土壤有机酸含量与甲烷排放率的相关性为全有机肥小区＞常现肥小区＞全化肥小区＞沼渣肥小区。在不同灌水实验小区，土壤有机酸含量与时间变化垦一致趋势，甲烷排放率随时间变化，除定常湿润小区外，也是一致性趋势。各小区土壤有机酸含量与甲烷排放率的相关性为深灌小区＞间歇灌水小区＞常规灌水小区＞定常湿润小区。同时用分光光度法和顶空气相色谱法分别测定了土壤剖面不同深度的有机酸含量和甲烷产生率，结果表明，稻田土壤有机酸含量与甲烷产生率的垂直分布一致。

亚热带丘岗区稻田甲烷排放特征及减排技术的研究

本文通过对亚热带丘岗区稻田甲烷排放的实地测量和实验研究，描述了稻田甲烷的排放过程、排放量和排放特征；辩析了环境温度、施肥、水管理等因子对稻田甲烷排放的相关影响。提出了减少稻田甲烷排放的施肥方案和水管理措施。

顶空气相色谱法测定稻田土壤甲烷产生率

介绍测定稻田土壤甲烷产生率的顶空气相色谱法。该法采用特制的不锈钢采样器，采取不同深度的土壤样品于已充满氮气的玻璃瓶中，通过抽空、充氮处理，使其处于厌氧状态，然后在不同时间间隔取上部气体样品分析甲烷浓度，再根据温度、体积、压力及干样重等参数计算甲烷产生率。本法标准偏差为１５．８７μＶ．ｓ（峰面积），变异系数为０．１８％（ｎ＝５）。

我国南方红壤丘岗区稻田CH_4(甲烷)排放规律

对整个水稻生长期稻田CH_4排放率进行了4年连续观测,结果表明,稻田CH_4排放呈很强的日变化规律和季节变化规律:早上6时左右排放率最低,下午4时左右最高;早稻在5月20日至6月20日排放率最高,在收割前又有回升趋势;晚稻在栽插后几天至8月中旬排放率最高,随后逐渐降低。稻田CH_4排放率的日变化和季节变化与空气温度的日变化和季节变化一致;稻田CH_4排放率的施肥效应有明显的规律性,从高至低依次为全有机肥,常规肥,全沼渣肥,全化肥;稻田CH_4排放还有明显的年际变化,其排放率与土壤有机酸含量呈显著正相关。