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本文以稻田CH4排放估算方法研究为主线，以准确估算为目标，在查阅有关稻田CH4排放研究方面的文献，并详细分析与总结的基础上，以亚太地区全球变化研究网络(APN)国际合作项目(APN2000-01和APN2001-16)和国家重大基础研究规划项目(G1998011805)为支撑，针对现有稻田CH4排放评估方法中存在的问题及局限性，围绕稻田CH4排放估算进行了系统研究。
主要研究内容与方法：论文中的时间变化特征是指稻田CH4排放年际变化；空间变化特征表示稻田CH4排放量的空间分布规律。本文主要通过不同估算方法研究中国稻田CH4排放清单。种植水稻的县(旗)为清单的基本单元。借助于GIS技术，构建了稻田温室气体影响因素数据库，并建立了能描述非水稻生长期(俗称冬季)降雨量与水稻生长期稻田CH4排放量之间关系的新模型(WinSM)，同时结合特定区域稻田CH4排放系数模型(IPCCEF)、反硝化-分解作用模型(DNDC)、改进的水稻净初级生产力与稻田CH4排放关系模型(NPP_CH4)分别对稻田CH4排放进行估算，并对估算结果进行比较，给出中国稻田CH4排放量合理的范围和最有可能的CH4排放量，并讨论了每种估算方法的优缺点。
主要研究成果包括：(1)用模拟的方法证明了冬季土壤水分含量的空间变异是控制我国稻田CH4排放量时空变化的主要因素，并揭示了稻田CH4排放时空变化特征；(2)利用WinSM模型估算发现除1992年外，稻田CH4排放的年际变化与大气CH4浓度增长率年际变化存在显著的相关性。这一结果暗示九十年代陆地生态系统CH4排放年际变化可能与大气CH4浓度增幅年际变化存在一定的相关性；(3)在多种方法多年估算结果的基础上，明确给出了我国稻田CH4排放量合理的范围及最有可能的年排放量。
成果的意义：GIS是稻田CH4排放研究建模和分析不可缺少的强有力工具。在“数据描述→数据管理→建立模型→验证模型→最终估算→地图可视化”整个过程中都表明了GIS数据库的应用潜力。本文为稻田CH4排放估算和全球变化研究提供了新的研究方法。
本文研究的主要结论如下：(1)针对以往稻田CH4排放量估算模型中缺乏高质量的气候、水稻作物面积等数据，本文建立了稻田CH4排放影响因素数据库。通过接口程序完成数据库与估算模型间的数据转换，从而实现了GIS空间数据与外部属性数据的协同管理。为定量分析稻田CH4排放的时空变化规律提供了可靠的数据源平台。
(2)本文基于特定区域排放系数(IPCC_EF)模型及2000年中国县级水稻田统计面积，估算中国稻田CH4排放量变化范围为5.55～9.45TgCH4，最有可能的年排放量为7.46TgCH4。
(3)本文建立了基于冬季土壤水分与稻田CH4排放关系的WinSM模型。通过模拟冬季土壤水分与稻田CH4排放关系的研究，我们发现水稻生长期稻田CH4排放量与模拟土壤水分和冬季降雨量存在显著相关性，这一关系揭示了稻田CH4排放年际变化规律。用该模型对中国自1990-2000年以来的11年稻田CH4排放进行了估算，结果表明，稻田CH4排放量变化范围为3.83～9.86TgCH4,11年的平均排放量为5.35TgCH4。冬季淹水稻田CH4排放量对总排放量的贡献平均达60.1％。在区域分异上，北方地区的稻田CH4排放变化小，南方地区的变化大。
(4)本文开展了DNDC模型的稻田甲烷排放实测点位验证和区域模拟。该模型能很好地模拟稻田CH4季节排放量和CH4排放年变化，但模拟CH4排放季节变化规律不理想。
(5)本文改进了基于稻田净初级生产力估算CH4排放量的方法(NPPCH4)。我们发现稻田5％的NPP转化为CH4高估了CH4排放，通过CH4排放量估算值与14个点位的实测值比较，我们将NPP转化系数调整为1.8％，用这一关系估算了1990、1995、1998和2000年中国稻田CH4排放量，其结果分别为7.25、6.31、6.77和5.85TgCH4。
(6)通过对四种方法估算结果的比较，发现四种方法都有其优缺点，选用何种方法进行估算取决于不同的研究目的。研究结果表明，①在点位(田间)尺度上，WinSM模型和DNDC点位模型都适合模拟CH4排放，而NPP_CH4模型则不宜进行模拟。②在省级尺度上，WinSM模型能较好地反映区域稻田CH4排放的时空变化规律；DNDC区域模型高估了江苏省的CH4排放，低估了四川省(包括重庆市)的CH4排放，因此在省级尺度上估算需要对其修改；NPP_CH4模式可用于省级尺度以上的CH4排放量估算，但NPP转化为CH4的系数应采用1.8％，而不是通常使用的5％。③在国家尺度上，四种模型都适合估算稻田CH4排放量，但WinSM模型更能表达稻田CH4排放的区域变化特征。
(7)利用WinSM模型估算发现除1992年外，中国稻田CH4排放年际变化与全球大气CH4增长率年际变化(Dlugokenckyetal.，2001)存在显著的相关性(R2=0.7823，p＜0.01)。其中，1991和1998年CH4排放量两个高峰值和1999年的低峰值与20世纪90年代全球大气CH4年增长率异常峰值(Dlugokenckyetal.,2001)出现的年份一致。
(8)中国稻田CH4排放量合理的范围为(4.5～10.6TgCH4yr-1)，最可能的排放量为6.7TgCH4yr-1。