花蓮區農業專訊--利用田間栽培管理調節水田之溫室氣體排放--02 - 農業知識入口網

溫室氣體的生成機制

甲烷生成機制

甲烷生成機制主要為有機質在厭氧條件下經由還原作用產生甲烷。當土壤在氧氣充足情況下，有機質中大部分的碳會被分解成二氧化碳，而當土壤浸水後、氧氣耗盡時，有機質分解不完全並且透過甲烷生成菌（Methanogens）將碳以甲烷形式排放。土壤生成甲烷後可藉由擴散、氣泡及水稻的通氣組織逸散至大氣中。然而在好氣的條件下，厭氧情況產生的甲烷及大氣中的甲烷會被甲烷氧化菌（Methanotrophs）氧化，使得土壤有「吸收」甲烷的現象。因此土壤有機質含量、土壤水分含量等都是影響甲烷生成的重要因子。

氧化亞氮生成機制

氧化亞氮生成機制包含好氧及厭氧的過程，當在農田施用氮肥後，銨態氮（NH4+-N）在好氧條件下經由硝化作用產生硝酸根(NO3-)，而硝酸根在厭氧條件下會進行脫氮作用產生氧化亞氮(N2O)，若脫氮作用持續進行，則會生成氮氣(N2)。因此施用的氮肥種類及含量、土壤通氣狀態、土壤水分含量等因子都會影響氧化亞氮生成。

影響水田溫室氣體排放之因子

瞭解溫室氣體生成機制後，以下將詳細介紹各個影響溫室氣體生成的因子。

土壤含水量

土壤含水量會影響土壤氧氣含量，進而影響甲烷及氧化亞氮排放。多篇研究都指出，甲烷排放量與地下水位深度有關，地下水位大致可以作為區分土壤好氧層及厭氧層的指標，若排水後地下水位降低，土壤表層的好氧層變厚，則可以減少甲烷生成且有利甲烷消耗。

氧氣有效性及土壤氧化還原電位

氧氣有效性為限制甲烷氧化的重要因子，在水稻田中，藉由水稻的通氣組織運送大氣中的氧氣到水稻根系，使得水稻根系周圍的氧化程度最高，其次為表層土壤。而藉由測定土壤氧化還原電位可以來判斷土壤氧化的程度，土壤氧化還原電位越低即代表土壤狀態越厭氧，在氧化還原電位為-150~-220mV時則有甲烷生成。在本場的量測結果也證實，土壤氧化還原電位會影響甲烷排放。