全 文 ：稻田 CH4 和 N2O 排放关系及其微生物学
机理和一些影响因子 3
侯爱新　陈冠雄　吴　杰　(中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110015)
王正平　(美国路易斯安娜州立大学湿地生物地球化学研究所 ,LA70803)
Oswald Van Cleemput 　(比利时根特大学农业与应用生物科学系 ,B29000 Gent)
【摘要】　用静态箱法原位观测和分析了我国北方稻田 3～12 月 CH4 和 N2O 的排放及其
关系 ,并研究了这一关系发生的微生物学机理. 同时 ,监测了土壤湿度、p H、水分及 Eh 的
变化. 结果表明 ,稻田 CH4 和 N2O 排放之间存在着互为消长的关系 (R2 = 010494) . 土壤湿
度、p H 及 Eh 变化范围分别在 0～24 ℃、6187～7102 和 415～300 mv 之间 ,水分从非淹水
期的 38～72 %FC 至 5～10 cm 浅水淹灌. 土壤 Eh 对 CH4 和 N2O 的释放起重要的调控作
用.在整个观测期内 ,与 CH4 和 N2O 释放密切相关的 6 种菌群 (发酵细菌、产氢产乙酸细
菌、产甲烷细菌、甲烷氧化菌、硝化细菌、反硝化细菌)各有其数量消长及酶活性变化规律 ,
稻田 CH4 和 N2O 排放之间互为消长的关系受这些相关微生物数量及酶活性变化的共同
调控.
关键词 　稻田 　CH4 和 N2O 排放 　微生物 　土壤 Eh
Relationship bwtween CH4 and N2O emissions from rice f ield and its microbiological mecha2
nism and impacting factors. Hou Aixin ,Chen Guanxiong and Wu Jie ( Institute of A pplied E2
cology , Academia S inia , S henyang 110015) . - Chin. J . A ppl . Ecol . ,1997 ,8 (3) :270～274.
The CH4 and N2O emissions from rice field in northern China were measured in situ by chamber
technique from March to December 1995～1996 ,and their relationship was discussed. Soil tem2
perature ,p H ,moisture and Eh in the rice field were also determined. The results showed that
there was a significant teade2off between CH4 and N2O emissions ( R2 = - 0. 494) . During the
period of monitoring ,soil temperature ,p H and Eh varied between 0 and 24 ℃,6. 87 and 7. 02 ,
adn 415 and2300mv ,respectively. Soil moisture was 38～72 % FC during the non2flooding peri2
od. Among these impacting factors ,soil Eh was very important functionally on CH4 and N2O e2
missions. Six related bacteria groups in this rice field , fermenters , H22producing acetogens ,
methanogens ,methanotrophs ,nitrifiers and denitrifiers ,were obsered ,All of them had their own
dynamic patterns in their numbers and enzyme activities during the period of observation. The
trade2off between CH4 and N2O emissions from rice field could be controlled by the dynamics of
the numbers and enzyme activities of these related microorgamisms.
Key word　Rice field ,CH4 and N2O emissions ,Microorganisms ,Soil Eh.
1 　引 　　言
CH4 和 N2O 不仅是重要温室气体 ,而
且参与大气中许多光化学反应. 由于人类
活动的加强 ,目前它们在大气中的浓度正
分别以 111 和 0125 %的年增长率急剧上 升[3 ] .研究表明 ,大气中的 CH4 和 N2O70～90 %来自地表生物源[4 ] ,而全球由水稻3 中国科学院陆地生态系统痕量物质生态过程开放实验室、美国农业部、比利时外交贸易发展合作部资助项目.1997 年 3 月 5 日收稿 ,5 月 12 日接受.
应 用 生 态 学 报 　1997 年 6 月 　第 8 卷 　第 3 期 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 1997 ,8 (3)∶270～274
田释放的 CH4 量可占生物产生总量的 33 　　上认识其排放特性. 陈冠雄等近年对稻田
度 ,V、A 和 h 分别为箱内有效空间的体积、底面积 　　氧化菌分离培养基配方 :NaNO3 1. 0 g ;NH4Cl
1723 期 侯爱新等 :稻田 CH4 和 N2O 排放关系及其微生物学机理和一些影响因子
0. 25 g : KH2 PO4 0. 26 g ; K2 PO4 . 3H2O 0. 74 g ;
如图 2a 所示. 3 月温度较低 ,约 212～
815 ℃;3 月底～7 月初 ,逐渐上升 ,7 月初达
于时常降雨的影响波动较大 ( 116～441
272 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　8 卷
　　mv) . 土壤 Eh 值变化与 CH4 和 N2O 释放
　　　
生的 CH4 中有相当一部分在排入大气前 ,
被氧化菌氧化为 H2O 和 CO2 ,因此稻田
　　
CH4 生成反应的还原酶系失活 ,因此其
3723 期 侯爱新等 :稻田 CH4 和 N2O 排放关系及其微生物学机理和一些影响因子
　　
不仅依赖于其相关功能菌群的形成 ,而且
受 CH4 和 N2O 生成/ 消耗反应中酶活性表
达的影响 ,在水稻田不同时期 ,二者控制作
用的相对重要性不同.
4 　结 　　论
411 　水稻田 CH4 和 N2O 排放之间存在互
为消长关系. 因此 ,制定或评价温室气体减
排措施时 ,应充分注意二者的关系.
412 　在田间影响因子中 ,土壤含水量和
Eh 对 CH4 和 N2O 的释放特性具有重要的
调控作用.
413 　CH4 和 N2O 排放互为消长关系可从
相关微生物的数量及其酶活性变化加以解
释. 这一结果对制定减少温室气体排放措
施 ,建立有效过程模型具有重要意义.
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