| 单词 | 稻田排放甲烷机理及估算方法 |
| 释义 | 【稻田排放甲烷机理及估算方法】 拼译：mechanism and estimate method of wethare emission from rice paddy field 稻田是甲烷重要排放源之一。甲烷是在栽培水稻的特定土壤环境中有机质矿化过程的产物。它本身对水稻植株不产生影响，但排入大气后却产生一系列环境效应。首先，甲烷具有吸收红外光谱的物理特性。因此大气甲烷浓度增大，将扰乱地球辐射平衡，促使全球气候暖化，而且甲烷是仅次于CO2的温室气体。其次，在对流层，O3是甲烷的氧化产物之一，O3亦是温室气体，对流层O3浓度增大将影响人类健康和作物生长。但是，地面排放的甲烷上输到平流层后被氧化产生水蒸气，改变平流层水蒸气浓度，将影响平流层OH自由基和奇数氢组分分布。最后，在平流层，甲烷能与氯原子作用，削弱CI和CIO对O3的破坏，起保护臭氧层的作用。 随着人口增长、稻田面积扩大、复种指数提高，稻田甲烷排放量将呈上升趋势，其环境效应也将显著。稻田淹水后，大气与土壤被灌溉水隔离，土壤的氧化还原状况发生变化，氧化层在表土上发育起来，水稻根系分泌的氧在根际形成氧化圈，非根际还原区的好气微生物种群逐渐被嫌气微生物种群所取代，连续的微生物种群更替及与之相应的有机质分段生物化学和化学还原过程，促使土壤Eh值下降。在铁还原之前，土壤中氧消耗很快，观测到土壤中有少量有机酸生成，但在铁完全还原后，Eh剧烈下降，嫌气微生物作用加剧，有机酸便有积累，主要是醋酸和丁酸。当Eh值下降至－200mv时，便有CH4产生，这可能是CH4生成的临界值。此后，只要保持产甲烷菌的养分，这个状态将持续下去。淹水稻田产生甲烷，有两个主要的生物化学过程：(1)是以H2或有机分子作为氢给予体的CO2还原过程。虽然H2是嫌气代谢的一种普通的最终产物，淹水稻田一旦排放甲烷，随后H2的排放量开始下降，这一现象说明产甲烷菌利用氢作为生长能源。(2)是醋酸简单的脱羧。采用C14示踪实验证实，大部分甲烷是由醋酸的甲基转移作用产生的。在非根际还原区所产生的甲烷通过下列途径向大气排放：(1)通过土壤、灌溉水向大气排放。当经过土壤氧化层时，部分被氧化，此途径排放的甲烷不超过稻田排放甲烷总量的1%。(2)形成低浓度的甲烷气泡向大气排放。此途径排放的甲烷约占稻田排放甲烷总量的10%。(3)在土壤还原层向水稻根系扩散，部分被根际氧化圈所氧化，未被氧化部分则被根系吸收，通过通气组织向大气排放，此途径排放的甲烷约占稻田排放甲烷总量的90%。目前，多用静态集气法观测稻田甲烷排放量。该法是以不锈钢框架将有机玻璃制作的无底，但有一活动箱盖的采样箱悬挂在有植株的稻田里，箱底边略浸入灌溉水中，并与土壤保持1cm间隙，箱内外灌溉水可以自由流通。当处于观测周期时，箱盖自动关闭，箱内气样被灌溉水密封，箱内甲烷混合比随着时间呈线性上升。计算机按预先设置的时间间隔取样，在观测周期内先后取样7次，用配有氢火焰离子检测器的色谱仪测定气样中甲烷浓度。观测周期结束后，进入恢复周期，箱盖自动启开，使箱内水稻植株恢复到自然状态。为了不影响水稻植株正常生长和不扰动土壤的氧化还原状态，要求观测周期与恢复周期时间均为90min。在水稻生育期间，观测周期与恢复周期交替进行。根据观测周期7次测定结果，用回归分析法计算单位时间内的甲烷浓度增值以及稻田甲烷排放率。1974年以来，欧美等地学者在欧美地区选点原位观测稻田甲烷排放率，并以所测得的甲烷排放率为基础，乘以估算地区稻田面积和水稻生育周期，估算全球稻田甲烷排放量。然而稻田甲烷排放率高低决定于土壤状况、种植方式、气候条件等因素。由于上述学者的研究工作在不同程度上忽视了这些因素，结果彼此的估算值有明显差异。更重要的是中国是全球重要的稻米生产国。中国的土壤状况、种植方式和气候条件等因素均不同于欧美地区，因此，这些估算值是值得榷商的。Seiler等人认为，无机肥对稻田的甲烷排放量不产生明显的影响。因此，稻田的甲烷排放量决定于土壤原有有机质、有机肥类型及施肥量和灌溉条件等因素。1990年，吴海宝根据物质平衡原理提出稻田甲烷排放量估算公式，并初步估算中国稻田甲烷排放量，及推算全球稻田甲烷排放量。除了稻田外，沼泽地、反刍动物排泄物及石油天然气的泄漏等均为大气甲烷重要排放源。因此，要评估稻田排放甲烷对全球环境的影响，还需对上述排放源作定量研究。【参考文献】：1 Seiler W，et al．Rice Paddies，1984，(1)：241～2682 Large P J著，许宝孝译．甲基营养与甲烷形成．北京：科学出版社，1987(3)5 吴海宝．浙江农业大学学报，1988，14(4)：395～4004 Schutz H，et al．Rice Paddies，1989，(7)：33～535 吴海宝．浙江农业大学学报，1992，18(1)：69～72(浙江农业大学吴海宝副教授撰) |
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