CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响——Meta分析

CO₂浓度升高对稻田生态系统碳(C)氮(N)循环具有重要作用,阐明CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分.文章采用Meta分析的方法,讨论了不同CO₂浓度升高状况和田间管理措施条件下CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响,结果可为未来气候条件下稻田温室气体减排提供参考.结果表明:整体平均而言,CO₂浓度升高显著增加稻田CH₄排放(增幅为23%,P<0.05),同时显著降低稻田N₂O排放(降幅为22%,P<0.05).CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响程度与CO₂熏气年限和CO₂浓度梯度有关.CO₂熏气年限≥10a时,CO₂浓度升高同时显著降低稻田CH₄和N₂O排放,降幅分别为27%和53%(P<0.05);随CO₂浓度梯度上升,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放的促进作用呈现先减弱后增强的趋势,而对稻田N₂O排放的影响则由促进作用变为抑制作用.不同N肥施用量、秸秆还田、水分管理和水稻品种等田间管理措施不同程度地影响稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高的响应.无秸秆和半量秸秆还田时,CO₂浓度升高显著促进稻田CH₄排放(增幅分别为27%和49%,P<0.05),而全量秸秆还田时,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放无显著影响(P>0.05);随秸秆还田量的增加,CO₂浓度升高对稻田N₂O排放的抑制作用不断增强.对比持续淹水,间歇灌溉条件下CO₂浓度升高减弱了对稻田CH₄排放的促进作用,却增强了对稻田N₂O排放的抑制作用.未来CO₂浓度升高条件下,建议推广全量秸秆还田和间歇灌溉相结合的稻田管理措施,并辅以优化N肥管理和选育"高产低排"水稻品种等方法,达到最优的"增产减排"效果.此外,有必要进行多尺度、多要素和多方法的综合研究,以期有效降低稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高响应的不确定性.     

稻田CH_4排放的控制措施

通过对稻田CH_4排放施肥效应的研究指出:化肥的施用能够降低CH_4的排放,但是有机物的数量及质量是影响稻田CH_4排放的主要因素,因此稻田CH_4排放的控制应该主要从有机肥的科学施用入手;比起常规的有机肥,沼渣肥这种已经发酵的“陈”有机肥能够较大程度地降低CH_4排放。推出沼渣肥和化肥混施的方案,在不降低水稻产量的同时降低CH_4排放,并建议新鲜有机肥(紫云英、稻草、猪粪等)先进沼气池产生沼气并利用,沼渣在施入土壤前先充分干燥。 水管理实验发现,当土壤湿润度低到一定程度时(26％<湿度<31％),CH_4排放率突然减少,CH_4产生率也明显降低,而且主要的产CH_4区域向土壤深处移动。重新灌水后在较长的一段时间内CH_4排放率仍不能恢复。一个三日间隔灌溉法因为灌溉的时间间隔太短,没有起到降低排放的作用。同时考虑水稻产量及方案实用性,提出用适当时间表的间歇灌溉来降低CH_4排放。如果能控制好土壤湿润度的临界值,我国常用的晒田技术会起到降低CH_4排放的效果。 为更好地降低CH_4排放,并努力增加水稻产量,设想了一种水肥结合的控制措施,即把沼渣肥和化肥混施方案与最简单的间歇灌溉方案——晒田共同使用、结果使晚稻CH_4排放降低了一倍多。水稻作为传输CH_4的主要路径,某些水稻品种也可能对降低稻田CH_4排     

基于Penman-Monteith模型的蒸散模拟评估分析

根据南京地区粳稻、籼稻两个品种水稻分别在干旱、水层条件下的逐时、逐日蒸散量观测资料,采用Penman-Monteith模型(以下简称PM模型)对水稻蒸散量进行模拟,并对比模拟蒸散值与观测蒸散值。通过计算,对PM模型的可靠性进行验证。结果表明:(1)水层条件下PM模型的精度比干旱条件下高。(2)模拟值乘以作物系数后,与蒸散实际测量值更加接近。(3)通过敏感性分析可知,使用PM模型进行蒸散量模拟时,方程中各个因子取值的准确性对模拟结果的精确度有较大影响,计算时要合理确定各个因子值。(4)水层条件下稻田的蒸散量明显大于干旱条件下的蒸散量。     

清远稻田甲烷排放实验及技术问题

为测定华南地区水稻田的CH4排放量,清远市气象局与美国波特兰大学、中国气象局国家气候中心、广东省气候与农业气象中心联合在广东省清远市开展了稻田甲烷排放通量测定实验,期间利用密闭箱法共开展了一季冬旱田、两季早稻、两季晚稻的观测。在此,对实验方法进行简要的介绍,并对在实验田的选点、实验样气的采集、样气分析过程中遇到的一些技术问题及处理方法,进行探讨,以期对今后类似的观测实验中所遇到的技术问题提供有益的参考。     

浙江余杭茅山遗址古稻田耕作遗迹研究

通过大范围、多地点的钻孔调查,在浙江余杭茅山居住遗址周围发现了大面积新石器时代晚期的稻田耕作遗迹。基于土壤的植物种子和硅酸体分析,对古稻田生态进行了复原,对当时稻田生产力水平进行了评估。分析结果显示,新石器时代晚期的稻田土壤中除了稻谷遗存,还发现有27种其他植物种实遗存,呈现出湿地稻作的农田植被生态景观。良渚文化晚期和广富林文化时期的稻田土壤植物种子库密度分别为5400粒/m~2和17138粒/m~2,比新石器时代中期稻田土壤中的密度明显减少,表明新石器时代晚期稻作农耕技术和管理水平有较大的进步。在良渚文化晚期和广富林文化时期的稻田植物群落中,多年生植物种群分别占68.18%和61.54%,水生、湿生植物种群分别占63.64%和65.38%。稻田土壤中高密度的炭屑以及以多年生和水生、湿生植物为主的植物群落构成表明没有深耕的火耕水耨可能是当时农田的主要耕作方式。良渚文化晚期和广富林文化时期的稻田土壤水稻硅酸体密度很高,分别为47000粒/g和42000粒/g,平均达44000粒/g。根据硅酸体与稻谷重量的关系,初步估算茅山遗址新石器时代晚期的单位面积产量约为141kg/亩,比该地区新石器时代中期稻田生产力有显著的提高。     

三江平原沼泽湿地与稻田CH4排放对比研究

2001年5～10月,在三江平原对毛果苔草沼泽湿地和由沼泽湿地开垦后稻田的CH4 排放通量进行了同步观测.三江平原毛果苔草沼泽湿地CH4排放通量范围是1.32～46.38 mg/(m2@h),平均值为17.29 mg/(m2@h).稻田的CH4 排放通量范围是0.05～24.37 mg/(m2.h),平均值为6.67 mg/(m2.h).沼泽湿地CH4 排放通量平均值是稻田的2.5倍,水分条件和因土地利用方式改变引起的土壤理化条件变化是导致二者的CH4 排放通量产生差异的主要原因.CH4 排放通量有明显的季节变化,7～8月高温期出现CH4 排放高峰.     

江西省稻田生态监测站信息服务系统的应用开发

通过对江西省稻田生态试验站信息流程的分析,结合现代信息传输技术和服务手段,设计开发了1套基于TCP/IP协议的后台处理系统,以及前台基于Internet技术的服务网站,并对试验站的传输机制、网络体系、数据库设计、实时处理等方面进行了详细论述.     

稻田轮作系统的减灾效应研究

1998年冬～2003年秋,在江西农业大学科技园水稻田进行了轮作系统的减灾效应试验.试验结果表明,稻田轮作系统能较好地减少病、虫、草害.其中轮作处理B(紫云英“接茬“玉米“间作“大豆“接茬“晚稻)、处理C(黑麦草“接茬“中稻)、处理D(黑麦草“接茬“早稻“接茬“晚稻)比连作处理A(紫云英“接茬“早稻“接茬“晚稻),在病、虫、草害方面都有不同程度地减少.对比分析折产后作物的生物产量可以发现,轮作处理D最高,达13 686 kg/hm,比连作处理A高6.7%.     

黑龙江省水稻生产区域划分的初步研究

本文在分析气象因子与水稻生长发育关系基础上,充分考虑黑龙江省水资源条件、气候形势、地域特征及耕作制度,利用1971～2000年的气象资料,计算黑龙江省稳定通过18℃的天数、≥10℃积温及稻田干燥度指数等,通过指标对比分析,提出黑龙江省水稻区划细划的初步结论,为黑龙江省充分利用气候资源、获得高产优质农业提供参考依据。     

稻田甲烷排放的卫星遥感监测试验

1996至1997年5～9月在吉林省万昌试验区，利用箱式技术对水稻田甲烷（CH4）排放通量进行观测，取得了两个完整的水稻生长期内CH4排放资料，并收取了同期美国NOAA气象卫星资料，用陆地卫星专题图仪（TM）与气象卫星甚高分辨率扫描辐射计（AVHRR）数值计算研究区水稻种植面积，并通过遥感水稻空间长势，为各生育期的水稻做植被指数（Iv）分析结果表明，Iv与稻田CH4排放通量具有显著的相关关系，而亮温则不能作为CH4排放的指标因子。建立Iv与稻田CH4排放的关系，可计算出研究区域稻田CH4排放总量。