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1、杂粮作物2000,20(5):44～47RainFedCrops文章编号:1003-4803(2000)05-0044-04土壤中甲烷的形成、排放及影响因素11112孙文涛,肖千明,娄春荣,付仲鑫,李亮亮(1.辽宁省农业科学院,辽宁沈阳110161;2.沈阳农业大学,辽宁沈阳110161)摘要:主要论述了土壤痕量温室气体甲烷的产生条件、排放规律及其影响因素。甲烷是引起地球温室效应和臭氧层破坏的最主要因素,对温室效应的影响是CO2的21倍。在极端还原条件下,甲烷是甲烷微生物活动的产物。不同地区的土壤质地、土壤温度、土地利用方式和肥料施用等都影响着土壤作为
2、大气源和汇的作用。关键词:土壤;痕量气体;甲烷中图分类号:S19文献标识码:B甲烷、二氧化碳、一氧化碳、NOx和氯氟成因受植物根系的呼吸作用,微生物的活动,烃(简称CFCs)常被称为痕量温室气体,即能各种物理、化学和生物的作用而发生变化。够导致温室效应、大气中含量极低的气体,这在各个过程中,许多气体成分不断产生或消些气体既来自自然过程,又来自人为活动。失。土壤的气体组成虽然与大气的不相同,由它们所导致的全球变暖是当前世界最受人但依浓度与大气的气体进行着交换,以至土们关注的问题之一。虽然围绕着全球变暖问壤生态系统的气体代谢也受到地球大气的组题尚有许多不确
3、定因素,但导致温室效应的成变化的影响,但同时,土壤生态系统产生的痕量气体自工业革命后在大气中的浓度持续N2O和CH4等微量气体,能导致地球的温室增长却是一个不可争议的事实。大气温室痕效应和臭氧层的破坏。A.F.Bouwman等的量气体已成为当今多门学科的研究热点。土报告指出,温室气体是大气圈平衡变化的因壤是大气痕量气体的重要源和汇之一,源是素之一,土壤是温室气体,如水蒸气、CO2、指土壤向大气释放温室气体,汇是指土壤对CH4、N2O的重要发生来源。据报道,全球大大气中温室气体的吸收和消耗。人类通过改约有半数的CH4、30%的N2O及NH3来自变土地利用
4、方式,大量施用化肥等活动正在土壤。改变着土壤作为温室气体源和汇的强度,进在导致温室效应的各种痕量气体中,而引起生存环境的变化,影响人类自身健康。CH4对O3层的破坏程度最严重(N2O的存因此,土壤痕量气体研究已在生物科学领域在时间短,见光分解),对温室效应的影响是中占有相当重要的位置。CO2的21倍。在大气中,甲烷浓度增长较1土壤中甲烷的形成的排放快,由工业革命前的0.8ml/L增加到现在的1.72ml/L。1989年测定大气中CH4增加土壤是一个历史自然体。土壤的气体组10μl/L,增加速度为0.6%。因此,人们担忧收稿日期:1999-12-07作者
5、简介:孙文涛(1969-),男,辽宁大连人,助理研究员,从事土壤培肥与改良研究。第5期孙文涛等:土壤中甲烷的形成、排放及影响因素·45·甲烷浓度日益增加可能对全球热平衡产生极2.1土壤质地对稻田CH4排放通量的影响大的影响,引起地球表面温度上升。因此,研稻田CH4排放与土壤质地有关。不同究CH4的形成对大气环境保护显得至关重质地的稻田土壤CH4排放通量有明显的不要。水稻田被认为是大气CH4的一个重要同。砂质稻田土壤的CH4排放通量显著大来源(还有反刍动物的肠道发酵、天然湿地的于壤质稻田土壤,壤质稻田又显著大于粘质排放、生物物质燃烧、煤矿开采和天燃气泄土
6、壤。土壤质地越粘,排放的CH4量越少。8漏),目前,世界水稻田面积接近1.45×10但如果砂质稻田土壤的渗漏性较好,经常不2hm,且90%在亚洲,因此,研究水稻田的能维持完整的水层,稻田CH4排放通量就有CH4排放问题成为农业科研人员的攻关项很大的空间变异性,其CH4排放通量极显著目。地大于壤质稻田,且土壤质地越粗,空间变异在极端还原条件下,甲烷是甲烷微生物越显著。活动的产物。实验室研究结果表明,只有当2.2土壤温度和氧化还原电位(Eh)对稻田氧化还原电位低于-150～-160mV时,产CH4排放通量的影响甲烷微生物开始明显活动,它们利用CO2、产甲烷
7、微生物的活动需要适宜的温度,H2或分解乙酸等生成甲烷。相反,好气的土对于大多数产甲烷微生物而言,这一最适温壤环境,有利于甲烷营养微生物的生长,土壤度为35～37℃。在严格控制的田间条件下,吸收和氧化甲烷,成为大气甲烷的一个重要当温度低于最适温度时,产甲烷微生物的活汇。淹水植稻后,土壤氧化还原电位降低,有性随土壤温度的升高而提高,稻田CH4排放利于甲烷生成菌的生长。在土壤中生成的通量在此土壤温度变化范围内就随温度的增CH4通过水稻植株的输导组织以扩散、气泡高而增大。其日变化通常是上午稻田CH4等形式进入大气。蔡祖聪(1998)等研究证排放通量小于下午。当
8、淹水土壤氧化还原电实,在水稻整个生育期间,甲烷通量具有较大位低于-150～16mV时,产甲烷微
