水稻和甲烷生产
CH4的农业来源占大气总库的三分之一，其中水稻种植贡献了很大一部分。
最近的一项估计表明，全球稻田排放的CH4为60±40 Tg年-1(344±229 MMTCE) (Houghton et al, 1992)。稻田的甲烷排放是细菌过程的结果——在淹没的厌氧微场所产生和在好氧微场所消耗(氧化)。稻田泛滥促进了水稻植物提供的C源和其他有机物的厌氧发酵，导致CH4的形成。这一过程受到一系列复杂参数的控制，这些参数将淹没土壤环境的物理和生物特征与具体的农业管理做法联系起来。
水稻在近90个国家的各种气候、土壤和水文条件下种植，水稻生产可以根据水分有效性和CH4排放方便地分为四类。雷竞技手机版app4种水稻生产系统中CH4的相对源强分别为:灌溉水稻和适宜雨养水稻>易淹雨养水稻和深水水稻>易旱雨养水稻>潮汐湿地水稻。旱稻不是CH4的来源，因为它生长在充气土壤上(Neüe, 1997)。其他几篇关于稻田甲烷排放的综述也已发表(Cicerone和Oremland, 1988;Neüe, 1993, 1997;Neüe和Sass, 1994;萨斯和费舍尔，1996)。
湿地水稻土壤产生CH4的条件分为6个方面:水情；Eh(氧化还原电位)/pH缓冲液;碳供应;温度;质地矿物学;盐度(Neüe, 1997)。甲烷产量受到土壤的还原特性和不稳定有机基质(Gaunt等，1997年)和质地(Parashar等，1991年;Chen et al.， 1993)。Sass等人(1994)发现，在德克萨斯州的三种土壤中，季节性的CH4排放与砂:粘土:粉土梯度中沙子的百分比之间存在很强的线性相关性。一般来说，有机碳含量高的沙质土壤比碳含量相似或较低的粘土土壤产生更多的CH4 (Neüe和Sass, 1994)。 Significantly decreased CH4 emissions have been observed in soils with high percolation rates (Inubushi et al., 1992). Increased percolation may transport sufficient dissolved oxygen in the soil to raise the Eh sufficiently either to inhibit CH4 production or to increase CH4 oxidation.
稻田甲烷排放的季节性变化是复杂的。在一些研究中报告了与土壤温度的相关性，但在其他研究中没有(Wang et al, 1990;Neüe等，1994;Neüe和Sass, 1994)。在温带稻田观察到的CH4季节性通量显示出与植物发育有关的一般季节性趋势(Sass等人，1991a,b, 1992)。甲烷排放量在营养期逐渐上升，与植物生物量的增加有关，在穗分化附近达到峰值。排放的峰值可能归因于土壤pH值和氧化还原电位的稳定、根系孔隙度和C底物数量的增加(Neüe和Sass, 1994;Kludze等人，1993)。在季节结束之前，有时会观测到第二个排放峰值，这可能是由于叶片和根系衰老导致土壤C含量增加(Neüe和Sass, 1994)。
在灌溉两季(一年两季)的热带稻田中，CH4排放和粮食产量均高于旱季
与雨季作物相比(Neüe et al.， 1994)。这些结果表明，在干旱季节阳光充足的日子里，较高的光合速率会导致大量的C可用产甲烷菌从而导致更大的CH4排放速率。种植前在水稻秸秆等来源中添加易降解的C，由于秸秆迅速分解，导致CH4排放量增加一个早季峰值(Lindau et al.， 1991;Neüe和Sass, 1994)。农民为施肥或处理非谷物生物质而添加的其他形式的碳往往会增加CH4的产生和排放(Sass et al, 1991a,b;Neüe等，1994;南城,1995)。合并绿肥导致更高的排放水平(Denier van der Gon和Neüe, 1995)。
肥料是保证水稻充分生长和根系发育所必需的。Wassmann et al.(1996)研究了化肥对中国稻田CH4排放速率的影响，发现CH4排放速率的增加与有机肥施用量和时间有关。这些作者观察到一种涉及双季种植的潜在缓解技术。对第一个水稻作物施用有机改良剂(甲烷排放量低)，对第二个作物施用纯矿物肥料(甲烷排放量高)。这种施肥分布格局不会降低产量，并且导致的年总CH4排放量仅为两个季节只施用混合矿物肥料的田地的56%。Lindau等人(1991)在美国路易斯安那州的淹水稻田中测量了增加尿素施用量后CH4排放量的增加，其中典型的尿素施用量为200 kg尿素- n hm -1。使用200公斤或300公斤尿素- n ha-1时也测量了类似的排放量。然而，当尿素氮肥ha-1用量小于200 kg时，排放较低。使用硫酸铵肥料时CH4排放量的减少可能是由于硫酸盐还原细菌对基质的竞争或硫化氢毒性(Neüe和Sass, 1994年)。
甲烷排放率对水资源管理高度敏感。在日本，灌溉稻田的定期排水是一种常见的管理做法，可显著减少CH4的排放(Yagi等，1996;Cai等人，1997)。与持续浸泡土壤相比，间歇性灌溉减少了36%的CH4排放(Shin et al.， 1996)。在菲律宾，在分蘖中期或穗起穗时抽干2周，成功地抑制了高达60%的CH4通量。然而，N2O通量在排水期间急剧增加(Bronson et al.， 1997)。Sass等人(1992)发现，单次季节中期排水可使CH4的季节性排放量降低50%，多次短期排水(2-3天)可使CH4的排放量降低到微不足道的水平。
正如中国所示(Yue et al.， 1997)，对测量的CH4排放量变化的一个重要因素可能是使用不同的水稻品种。半矮秆品种排放的CH4明显少于高大品种(Lindau et al, 1995)。在菲律宾(Neüe等人，1996;Wang et al, 1997b)，不同品种的CH4排放率与根系干重和根系释放的总碳高度相关。季节性CH4排放的品种依赖性变化范围为18至41克m-2 (Sass和Fisher, 1996;
Huang等，1997a)。新开发的高产低分蘖品种IR65598的排放很低。CH4排放的这些差异归因于不同品种间气体输送能力的差异(Butterbachbahl等，1997)。因此，农民选择适当的水稻品种可以影响区域和全球甲烷排放，而不会对粮食产量产生不利影响。
由于水稻是全球重要的作物，Yagi等人(1997)建议的温室气体减排工作必须以合理的农业实践和良好的科学为基础。对CH4排放的估计方法如下:通过将实地测量结果外推到区域或全球范围(Wang等人，1994年)，假设CH4排放是水稻净初级生产力的恒定比例(Bachelet和Neue, 1993年;巴切莱特等人，1995);或通过将CH4排放与生产(Anastasi等，1992年)或与有机物质输入(Kern等，1995年)相关联。现场试验表明，利用特定区域的环境变量，可以通过模型预测CH4排放(Cao等，1995)。预测淹水稻田每日CH4排放量的半经验模型(Huang et al.， 1998)是基于德克萨斯州的研究(Sass et al.， 1991a,b, 1992,1994;萨斯和费雪，1995年;黄等，1997a,b;Sigren等人，1997a,b)。未来的缓解研究将侧重于使用模型和地面真相来解释基于卫星的传感器数据，以准确评估区域、国家和全球水稻农业的痕量气体排放。
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