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行政院農業委員會臺中區農業改良場

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特刊

影響稻田甲烷產生之因素及抑制方法

影響稻田甲烷產生之因素及抑制方法

李健捀

摘  要

  過去100 年來,由於溫室效應使得全球平均氣溫上升 0.3~0.6 ℃,預測到西元 2030 年,全球氣溫將較目前平均上升約 1.5~4.5 ℃。溫度上升除了使海平面上升外,亦造成降雨量不穩定及植物生長相變遷,對作物產量亦造成不確定的影響。影響溫室效應的主要氣體為二氧化碳、甲烷及氧化亞氮, 1990 年二氧化碳、甲烷及氧化亞氮在大氣中的濃度,分別為 354 ppm 、 1.72 ppm 及 310 ppb 。全世界每年二氧化碳、甲烷及氧化亞氮的排放量,分別為 64 億噸、 3.5 億噸及 378 萬噸。甲烷 (methane , CH4) 俗稱沼氣,與二氧化碳併列為影響溫室效應最重要的氣體之一。工業革命前,大氣中甲烷的濃度為 0.8 ppm , 1990 年增加至 1.72 ppm 。甲烷對於熱量的吸收潛勢,則是二氧化碳的 30 倍。最近研究顯示,大氣中的甲烷濃度,每年以接近 1% 的速度成長。稻田是甲烷形成及移動進入大氣的原因之一。甲烷是在湛水稻田,有機質在無氧狀態下分解所產生。依據甲烷從稻田釋放速率的估計,全球每年約有 0.2~2 億噸的甲烷量,由稻田釋放進入大氣中。每年從稻田釋放的甲烷量,約佔甲烷總釋放量的 4~19% 。如果個別來源的甲烷釋放量,能降低 10~15% ,將可使大氣中甲烷的濃度保持穩定,不再增加。影響稻田甲烷形成及釋放的因子包括:土壤氧化還原電位、土壤 pH 值、土壤水分、土壤質地、土壤溫度、水稻品種、土壤有機質及化學肥料的施用。為滿足持續增加的人口,稻作栽培及產量必須持續增加,水稻栽培面積增加,將進一步增加甲烷形成及釋放量。近年來,人類對環境品質的要求,日漸重視,因此有機農產品的需求日增。水稻有機栽培,亦受到極度的重視,近年來推廣面積大幅增加,大量有機質肥料施用於稻田,造成增加稻田甲烷的形成及釋放的爭議,因此如何兼顧稻田永續經營,同時又可以有效降低甲烷的形成及釋放進入大氣中,成為目前有機水稻推廣重要的研究課題。綜合前人研究,對於降低稻田甲烷的形成,較為可行的方法包括: ( 一 ) 水稻甲烷的釋放高峰,一般出現在水稻的最高分蘗期及成熟期,因此在這二個生育期,給予適當的排水處理,將可有效降低甲烷的釋放量。 ( 二 ) 水稻栽培過程,適量施用含硫酸根離子的氮肥及磷肥,例如硫酸銨及過磷酸鈣,亦能夠有效抑制甲烷的形成及釋放。 ( 三 ) 施用腐熟堆肥比施用新鮮有機質肥料 ( 新鮮稻草 ) ,能顯著降低甲烷的形成及釋放。 ( 四 ) 改進綠肥及新鮮稻草施用方式,於水稻種植之前先行提早翻耕,充分分解後,再湛水整地插秧,當有助於減低甲烷之形成。

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