张文静

(太原学院环境科学与工程系，山西 太原 030032)

引 言

我国是一个农业大国，其中水稻的种植一直是促进我国经济发展的主要农作物之一。但是温室效应当中的气体甲烷和氧化亚氮两种都是由水稻排放出来的，为了促进生态的平衡，如何对这一源头进行治理已经成为农业面临的主要问题。而稻田种养结合循环这种农业模式在我国的迅速发展已经在增产增值上获得了很大的成效，这对于实行我国绿色农业发展战略措施有着极其重要的意义，同时也是未来稻田种植的发展重要方向。稻田种养指的是在水稻养殖的区域内养殖一些虾类、鱼类以及水禽类等，这样既可以提高水稻的生长率，也能促进产业的增值，这也是目前我国发展绿色农业的主要产业计划。

但是近些年每次对我国的环境进行检测都会发现，温室效应所产生的气体浓度有不断的上升趋势，这其中最多的就是甲烷与氧化亚氮。而农业当中这两种气体排放量最高的就是水稻，我国的水稻产量位居世界第二，大约占了全球水稻面积的20%，这也导致我国甲烷与氧化亚氮产出的主要因素，如果不及时的治理，就会严重的影响到我国整体环境，甚至会让自然灾害情况频发。

1 稻田种养的甲烷排放途径及影响因素

1.1 甲烷排放的途径

稻田当中的甲烷是在厌氧的条件下产生的，这是因为土壤当中有甲烷分解有机物质的产生，然后当稻田被掩埋以后，土壤当中的一些氧气和氧化铁等物质就会被消耗，这样二氧化氮就会迅速的产生和累计，土壤便会呈现出中性，而且其中的电位也会迅速的下降，这就为甲烷的产生制造了有利的空间。而土壤当中有很多的营养物质，包括肥料、动物的尸体等在细菌的作用下，这些都会分解成二氧化碳或者乙酸。当甲烷飘到空气当中的时候就会被氧化，所以可以判定出的是甲烷的氧化反应需要在有氧气的地方，或者是在厌氧的环境下也能进行，在土壤当中也会与土壤当中所包含的一些氧气发生反应，但是会受到氧气浓度的限制。甲烷在植物的体内是通过通气组织或者是气泡以及分子的扩散来实现输送的，所以它在土壤当中在向空气当中传播的时候会比较慢。

1.2 稻田种养结合的甲烷排放影响因素

水分的管理是制约着甲烷排放的重要因素，它可以影响到土壤当中或者植物当中的氧气、微生物等，一般情况下如果水稻长时间在水中浸泡的话就会产生大量的甲烷，而且在长期的灌溉条件下也会使稻田当中有大量的甲烷气体排放出来。当冬天的时候如果有水分的持续灌溉也会造成非产期的甲烷排出。而在水稻的循环农业模式当中，所要养殖的生物和水稻所需的水分都有所不同，所以需要进行一个深浅的管理模式，这样能够破坏田地当中的厌氧，从而降低甲烷的排放量，对于治理甲烷减少排放至关重要。稻鸭工作指是目前我国水稻种养结合最为常用的一种方式，已经有了20多年的经验可借鉴，并且在不断的实践过程当中基本完善，这种模式是在水稻的种植时将田间的水深度保持在3 cm左右，当水稻活棵后再投入鸭子，将水深放置在8 cm左右，然后在逐渐加深，最后到10 cm左右。当插穗以后，将鸭子都赶出去，然后让水稻干湿。在鸭子的放养条件下，他们会在田地间来回的走动，这样就会将土壤踩松，达到水稻根系泌氧的效果，而且也能有效的增加土壤和二氧化碳之间的接触，这样就能降低水体表面的酸碱度，从而减少甲烷的出现。而且鸭子也会在天地之间寻找一些浮游生物或者是植物的烂根，这样可以有效的控制田地间的氧气消耗，从而降低甲烷的排放[1]。

2 稻田种养的N2O排放途径及影响因素

2.1 N2O排放的途径

土壤当中出现硝化和反硝化的作用是产生二氧化碳的主要原因，一般土地当中的通气比较好，土壤当中的一些微生物就会转化成硝酸盐，而且在转化的这一过程当中会释放N2O，这就是硝化的过程。如果通气效果不好土壤当中的微生物就会将硝酸盐生成氮气，这就是反硝化的作用。而稻田当中的土壤环境从总体上来说是比较复杂的，这些硝化和反硝化的过程交替出现。而稻田当中的N2O的释放一般都在这两种现象的反应速度来体现。在硝化的过程中氢氮氧化速度比它的产生速度还要快，如果说氧气供应不足的话，就会让N2O的量迅速增加。

2.2 稻田种养结合的N2O 排放影响因素

在水分的管理过程中，会影响到稻田土壤通气情况和氧化还原的电位，同时也会影响到硝化的现象。稻田因为长期都在水中浸泡，所以就会形成厌氧的环境，而且如果水太深的话就会阻碍N2O向空气当中的扩散，这样就在它停留的过程当中发生一些其它的反应而产生氮气，所以这时再去检测N2O的话就无法检测到。但是如果稻田的通风性比较好，就会让其中氧气的成分增加，这样很多细菌就会被激活，为N2O的产生提供有利的空间。而稻鸭工作这种模式在对水分进行管理的时候它们在行走时脚可以伸入土壤之中，这样可以发挥出防治的作用。相关学者认为这种合作的模式能够增加N2O的产生，比一般情况下的多出10%左右。这是因为和正常的种植相比而言，它需要满足鸭子和水稻共同的生长条件，所以在它们生长的不同阶段当中就需要所适应的水深度，这其中满足于鸭子的生长条件以后，就能让它们啃食一些杂草和害虫，从而为水稻的生长创造有力的条件，而且在它们啃食了大量的浮游生物以后，水里的好氧生物就会减少，从增加了N2O的排放。稻鱼工作的活水就要比稻鸭工作的水更深，这样就会让N2O的产生量减少，调查分析会比平常少7%左右。稻虾工作和稻鱼工作相类似，也可以减少N2O的排放，可以比平常的稻田少排放8%左右。另外，在进行种养结合的稻田种植模式当中它所适合的施肥也有所不同，一般情况下施肥是为了增加产物的产量和质量，但是在工作当中很多动植物的残渣和粪便也能作为营养物质，为水稻的生长提供有利条件，而N2O的排放也与肥料的使用有着极为密切的联系。

3 稻田种养结合循环农业的温室气体排放机制分析

在全球温室效应逐渐呈现出严重性的背景下，这与气候系统有着很大的影响，在稻田的工作模式当中，农业种养的不同类型都能实现甲烷的减轻排放，这样就可以减少对环境的污染。种养结合大部分都是用动物和水稻结合，然后动态的对水位进行管理，而且这些动物的排泄物可以作为稻田的营养物质，这样便会减少氮肥的使用，而且甲烷和N2O的排放也能有效减少。就比方说鸭子和水稻共生，就会促进硝化，对于不同水深度而产生的影响也各不相同。在比方说龙虾在水中会打洞，这样就能让土壤当中的氧成分增加，以此来减少甲烷的排放[2]。

4 结语

综上所述，稻田种养结合这一模式可以在水稻田当中放入一些动物或者水产品，这样首先能够将水中的一些污染物自行清理，比方说鱼和鸭子会食用大量的害虫。其次是这些共生生物的粪便可以作为营养物质作用于水稻，能够促进水稻的生长。最后是对于水稻工作的过程中再去饲养一些其它的生物也能给种植业主提供额外的经济收入。但是最大的作用就是无论是从事任何的工作模式，都能够有效的减少土壤和农作物当中的甲烷产生量，不仅可以改善水稻田的环境，也能防止其传到大气当中从而造成大气的污染。并且在这种种植模式的不断发展当中，对温室效应有着良好的控制效果，从而改善生态环境。