花改場--水田甲烷排放監測較適取樣時間及量測方法初探--07

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花改場--水田甲烷排放監測較適取樣時間及量測方法初探--07

作者：倪禮豐;簡梓丞;張琇妍;嚴國恩;李明霞;蔡昀珊;黃浩銓公佈日期：115 年 06 月 10 日

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研究報告

休耕水田甲烷排放方式
30 min 之甲烷排放情形，休耕湛水田區與無水稻植株處理之結果相同，皆觀察到數個甲烷濃度迅速增加之突波。以始末濃度法計算得出之甲烷通量為 0.74 (kg ha-1 d-1)。將平穩區段之數據分別以斜率法計算，得出該區間之甲烷排放通量趨近於零，驗證在無水稻植株下，湛水田區甲烷排放方式皆以氣泡為主。
(Schutz et al., 1989)，藉由氣泡逸散之甲烷佔總甲烷日逸散量 95-96%，擴散則佔 3.7-4.7% (Komiya et al., 2015)。因甲烷具低溶解度、無離子型態之特性及其擴散速率緩慢，使其通常藉由氣體形式存在於底泥，當超過底泥氣體儲存容量時，氣體會藉由形成氣泡離開底泥 (Liu et al., 2016)，因此由水面逸散至大氣之氣泡，通常含有高濃度之甲烷，在水田土壤構成主要的甲烷匯池 (Tokida et al., 2013)。底泥氣泡形成主要藉由毛細管作用且取決於土粒大小，微小氣泡（小於土粒大小）生成發生在粗質地底泥，而在細質地底泥則藉由伸縮變形生成較大氣泡 (Wheeler 1988)。甲烷氣泡逸散取決於大氣壓力、土壤溫度及水位高度 (FechnerLevy and Hemond 1996, Kellner et al., 2006, Tokida et al., 2007)，氣壓與氣泡之甲烷逸散量的對數具有顯著負線性相關，氣壓降低使氣泡體積擴大，因此增加氣泡浮力而造成氣泡上升至水面；土壤溫度及氣泡之甲烷逸散量的對數則具有顯著正相關，指出土壤溫度上升也會增加浮力及提高甲烷生成菌活性，造成甲烷逸散量增加 (Komiya et al., 2015)。因此，由於氣壓降低及土溫增高，使白天之甲烷氣泡逸散較夜間高 (Komiya et al., 2015)。Wu 等人也指出，河流之甲烷排放通量與水溫及可溶性有機碳具有相同趨勢，與可溶性氧具有相反趨勢，甲烷氣泡佔總排放量 44-58%，擴散佔總排放量 42-56% (Wu et al., 2019)。因此為探討得以反應實際甲烷釋放情形所需的密閉時間，本試驗於湛水休耕田區延長甲烷量測時間至 120 min （圖五），分別以第 2、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、 90、100、110、120 min 下，以始末濃度法及斜率法計算的甲烷通量進行比較（圖六）。綜合以上結果可知，休耕湛水之水田因為沒有水稻植株，其甲烷排放並非呈穩定之線性關係，而是藉由甲烷氣泡方式釋放，故第 2、5、10、15 min 測得之甲烷通量無法代表該監測點之實際甲烷通量，至少需監測 20 min 以上，才可使其量測數據具代表性（圖六）。

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