浅论稻田甲烷的产生和排放

目前的研究结果表明,我国稻田甲烷排放通量大约在7.8—60mg/m~2·h。稻田甲烷的排放包含着甲烷在水田土壤中的生成和从土壤向大气释放这样两个过程。前者是通过土壤中微生物活动分解复杂的有机物质,在渍水还原条件(氧化还原电位低于-200mv)下,由产甲烷菌最后转化形成甲烷;后者主要是通过水稻植株向大气释放,只有少量通过气泡或分子扩散从水田土壤通过田面水层向大气排放。显然,稻田甲烷的生成、排放是一个以生物学过程为中心,并与土壤环境、土表水层和大气环境的一些物理、化学条件密切相关的过程。土壤温度、pH值、水稻品种的生物学特性及稻田的水浆管理、施肥措施等等都会影响稻田甲烷的排放。只有研究并掌握稻田甲烷排放的机理及其影响因素,才能真正做到在争取水稻优质、高产的同时,抑制或减少甲烷的排放。     

反刍动物甲烷排放研究进展

反刍动物甲烷排放是大气中甲烷的主要排放源之一,本文简述了国内外反刍动物甲烷排放总量研究概况,及甲烷排放研究尚存在的问题和初步结论。     

水肥管理对稻田土壤甲烷和氧化亚氮排放的影响

就稻田水肥管理对甲烷和氧化亚氮排放的影响研究进行了综述。文献分析表明,甲烷和氧化亚氮的排放条件存在明显的反位关系,即有利于甲烷排放的水分条件往往不利于氧化亚氮的排放。稻田温室气体的排放与水分管理的历史有明显的关系,不同的肥料施用对甲烷和氧化亚氮排放影响的机制不同。因此,要真正有效地控制温室气体的排放必须首先弄清甲烷和氧化亚氮在不同条件下的排放关系。     

不同耕作制度对南方稻田甲烷排放的影响

以南方稻田温室气体甲烷排放为研究对象,选取冬季休闲和种植绿肥作物紫云英(AstragalussinicusL.)两种主要模式,在早稻(OryzasativaL.)移栽之前进行旋耕和翻耕两种处理,以全年休闲为空白对照,利用静态箱法测定甲烷排放通量。结果表明,甲烷排放在水稻抽穗期达到极大值,至收获甲烷排放呈减少趋势,以无稻全年休闲区甲烷排放通量最低,在抽穗至收获阶段平均排放速率为3.43mg·m-2·h-1,冬闲及冬季种植紫云英处理分别比无稻休闲区排放通量高114.3%和420.3%;甲烷浓度具有强烈的空间异质性,地表以上50cm空间内,早稻抽穗至成熟阶段甲烷浓度是大气甲烷浓度的35.2倍;稻田甲烷高浓度低排放速率以及低浓度高排放速率现象表明,甲烷排放速率与其浓度之间具有非一致性。     

控制稻田甲烷排放的农业耕作条件的研究

在1990—1992年期间中国环境科学研究院观测了北京地区洼里乡的稻田中甲烷的排放情况。其间农田中施用了有机堆肥和几种化学肥料,以观察化学肥料和有机肥料对甲烷排放的影响。结果显示,在通常的农业耕作条件下本地区甲烷排放水平为17.6mg/m~2·h,并且在整个生长期中间有两个排放高峰,高峰期甲烷排放量占全年排放总量的65％以上,试验结果还显示有机肥料具有增加甲烷排放的作用;化学肥料,如硫胺、尿素等,在其有效作用期间,有抑制甲烷排放的作用,间歇灌溉是有效控制甲烷排放的方法之一。     

川中丘陵区稻田甲烷排放及其影响因素

利用静态箱/气相色谱法对川中丘陵区冬水田和水旱轮作稻田进行全生长季CH4排放观测。结果表明,水旱轮作稻田和冬水田CH4排放的季节变化峰值都出现在水稻生长中期,且都有1个典型的排放峰。分析讨论了温度、水稻生物量、耕作制度以及水稻栽培方式等因素对稻田CH4排放的影响。发现川中丘陵水稻生长季节5cm深处地温与稻田CH4排放通量呈显著正相关;水稻植株生长对CH4排放有重要作用;水旱轮作稻田CH4排放通量比冬水田低54.1%～65.1%;冬水田水稻采用强化栽培方式既可提高产量又可减少CH4排放。     

减少农业甲烷排放的技术选择

文章总结了温室气体甲烷的最新研究进展,包括:甲烷对全球变暖的贡献,甲烷的排放机理以及优先研究的领域;估算了我国农业甲烷排放的贡献:中国约占世界人工源甲烷排放量的10.48％,其中农业排放占一半以上;根据实验结果,提出了筛选低排放水稻品种、水分管理、施肥管理、改进饲料、使用添加剂和生长调节剂、改进遗传、促进繁育等减少稻田和反刍家畜甲烷排放的若干技术选择。     

甲烷排放通量及上海市排放量估算

本文介绍了甲烷主要人为排放源及各排放源的排放通量,甲烷在大气中的浓度及对温室效应的贡献,估算了上海市各人为排放源的甲烷排放通量。     

稻田甲烷排放的研究进展

稻田是甲烷的重要排放源之一。文章对稻田甲烷的最新研究进展作了较为详尽的综述,包括稻田甲烷排放的机理、规律;重点分析了影响稻田甲烷排放的因素以及控制稻田甲烷排放的措施。最后指出了今后的研究重点应以现有的田间数据为基础,建立稻田温室气体排放的综合模型,预测稻田温室气体排放变化。     

稻田甲烷排放量估算和减缓技术选择

根据中国不同生态类型地区的稻田甲烷排放通量，估算了中国稻田甲烷排放总量。结果表明，１９９０年中国稻田甲烷排放总量为１１．３３５Ｔｇ。提出了一些减缓稻田甲烷排放措施，包括：（１）使用稻田甲烷抑制剂；（２）肥料管理；（３）水分管理；（４）筛选低排放率、高产的水稻品种。     

中国农业排放源甲烷排放量的估算

本文在收集大量资料的基础上,采用IPCC推荐的计算方法对中国农业排放源的甲烷排放量进行了较为详细的估算。分别得出了中国稻田甲烷排放量、家养动物甲烷排放量和农业残留物甲烷排放量。     

不同农业措施对稻田甲烷排放通量的影响

经过三年的田间试验发现,稻田甲烷排放通量随着农业措施的不同而大幅度地变化。在1990年至1992年的三个晚稻生长季节里,试验地块的甲烷排放通量分别为10.83、25.18及19.85mg/m~2·h。半旱式栽培使甲烷排放量减少了约1/3;施用硫酸铵、烤田、间歇灌溉亦可显著地降低甲烷排放通量。高有机肥与长期淹水是造成稻田甲烷排放量大的主要原因。控制稻田甲烷排放的关键在于调节灌溉水。只要采用合适的灌溉制度。有机肥用量的增加不一定引起甲烷排放量的增大。     

Effects of interpolation and data resolution on methane emission estimates from rice paddies

Rice paddies are an important source of the greenhouse gas methane (CH₄). Global methane emission estimates are highly uncertain and do not account for effects of interpolation or data resolution errors. This paper determines such scaling effects for the influence of soil properties on calculated CH₄ emissions for the island of Java, Indonesia. The effects of different interpolation techniques, variograms and neighbor optimization were tested for soil properties by cross-validation. Interpolated organic carbon values were not significantly different from the original soil samples, in contrast to interpolated soil iron contents. Interpolation of soil properties coupled to a process-based model on CH₄emissions led to a significant change in distribution of calculated CH₄ emissions, i.e., the variance decreased. Effects of data resolution were examined by interpolating soil properties to derive data at different data resolutions and then calculating CH₄ emissions by applying the process-based model at these resolutions. The soil properties did not differ significantly for different data resolutions, in contrast to calculated CH₄ emissions. These scaling effects were caused by the combination of interpolation and a non-linear model. Real scaling effects may even be larger because small-scale variability was not accounted for. Scaling effects, including those caused by small-scale variability, have to be considered to achieve unbiased and less uncertain global CH₄emissions estimates from rice paddies.     

基于TOP-RICE模型嘧菌酯·噻呋酰胺4%展膜油剂稻田水溢出对水生生态系统风险评估研究

为评估嘧菌酯·噻呋酰胺4%展膜油剂在我国稻田水溢出对水生生态系统的风险,本研究依据中华人民共和国农业行业标准NY/T 2882.2—2016《农药登记环境风险评估指南第2部分:水生生态系统》,采用TOP-RICE暴露模型分别单独评估了嘧菌酯和噻呋酰胺2种有效成分稻田滴撒方式应用时水溢出对水生生态系统的风险。其中,TOP-RICE初级暴露模型中有我国连平和南昌2个水稻-地下水暴露场景,每个场景都对分蘖期和拔节期进行分别评估。分析结果显示,嘧菌酯·噻呋酰胺4%展膜油剂中的嘧菌酯按照申请的良好农业规范(GAP)使用,生物富集风险可接受,初级风险评估对无脊椎动物(急性)和无脊椎动物(慢性)风险不可接受,但经中宇宙研究后,在连平和南昌2个场景点,均为拔节期用药对无脊椎动物的风险可接受,但分蘖期用药对无脊椎动物的风险不可接受;嘧菌酯·噻呋酰胺4%展膜油剂中的噻呋酰胺按照申请的GAP使用,生物富集带来的风险可以接受,经初级风险评估风险均可接受。在忽略2种有效成分相互间作用时,初步认为嘧菌酯·噻呋酰胺4%展膜油剂在我国稻田拔节期按照GAP要求施用时水溢出对水生生态系统的风险可接受,但应避免在分蘖期用药,以免其中的有效成分嘧菌酯对水生无脊椎动物产生不良影响。     

不同利用方式下吴江市耕地土壤环境质量变化

土地利用方式的不同影响着土壤环境质量的变化。文章采用了2003年江苏省吴江市耕地质量监测中资料,分析了6种不同土地利用方式下的土壤养分及Pb、Cr、Hg、As、Cd等5种重金属元素全量的变化,并采用土壤质量综合指数(SQI)法计算不同利用下的土壤环境质量指数。结果表明:近20多年来,吴江市土地利用方式发生了明显的变化,这种变化对本土壤养分和重金属含量产生了十分明显的影响。在稻田、林地、桑园、菜地、果园、旱地六种吴江常见的土地利用方式中,稻田土壤环境质量综合指数显著高于其他利用下,而其他五种利用方式下土壤质量的差别不明显。可见稻田不仅是一种太湖地区传统的利用方式,更是保持环境质量相对最佳的土地利用方式。     

Effect of organic materials and rice cultivars on methane emission from rice field

A field experiment was conducted for two years on a sandy loam (Typic Ustochrept) soil of Punjab to study the effect of organic materials and rice cultivars on methane emission from rice fields. The methane flux varied between 0.04 and 0.93 mg m(-2) hr(-1) in bare soil and transplanting of rice crop doubled the methane flux (0.07 to 2.06 mg m(-2) hr(-1)). Among rice cultivars, significantly (p < 0.05) higher amount of methane was emitted from Pusa 44 compared to PR 118 and PR 111. Application of organic materials enhanced methane emission from rice fields and resulted in increased soil organic carbon content. The greatest seasonal methane flux was observed in wheat straw amended plots (229.6 kg ha(-1)) followed by farmyard manure (111.6 kg ha(-1)), green manure (85.4 kg ha(-1)) and the least from rice straw compost amended plots (36.9 kg ha(-1)) as compared to control (21.5 kg ha(-1)). The differential effect of organic materials in enhancing methane flux was related to total carbon or C:N ratio of the material. The results showed that incorporation of humified organic matter such as rice straw compost could minimize methane emission from rice fields with co-benefits of increased soil fertility and crop productivity.     

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．     

Iron oxidation-reduction and its impacts on cadmium bioavailability in paddy soils: a review

Redox conditions in paddy soils may vary as they are submerged and drained during rice growth. This change may bring about reductive dissolution of iron (Fe) oxides and subsequent formation of secondary Fe-bearing minerals in rice paddies. The mobility and bioavailability of metal contaminants such as cadmium (Cd) in paddy soils are closely related to the chemical behaviors of Fe. Therefore, in this paper, advances in the study of paddy Fe redox transformations and their effects on Cd availability to rice are briefly reviewed. Current concepts presented in this review include the forms of Fe in paddy soils, the reactions involved in Fe oxidation-reduction, chemical factors affecting Fe redox processes, Cd availability to rice and the impacts of Fe transformation on Cd uptake and translocation in rice. Prospects for future research in this area are also discussed.