水稻植株对稻田甲烷排放的影响及其生物学机理研究进展

稻田是主要的农业甲烷排放源之一,对全球温室气体排放有着重要影响。稻田甲烷排放包括土壤产甲烷菌的产甲烷过程、好氧甲烷氧化菌的氧化甲烷过程及甲烷通过水稻植株体、土壤溶液中冒气泡及分子扩散三种运输途径的排放过程,水稻植株地上部和根系影响着稻田甲烷排放。本文简要介绍了稻田甲烷的产生、氧化和运输排放过程,综述了水稻根系特征（形态、通气组织、分泌物、根系泌氧）、地上部特征（株高、分蘖数、生物量和同化物分配）、水肥管理措施对稻田甲烷排放的影响及内在机理。本文也讨论了今后稻田甲烷排放的主要研究方向,并认为高产与减排的协同应是一个重要切入点。     

水分管理和秸秆还田对稻田甲烷排放及固碳的影响研究进展

综述了水分管理对稻田甲烷产生、氧化和传输排放的影响以及秸秆还田对稻田甲烷排放和固碳的影响,并提出了今后中国稻田CH4排放应加强以下2方面的研究：（1）水分管理对稻田甲烷产生机理的研究;（2）秸秆还田对稻田甲烷排放和土壤固碳的综合影响研究,旨在为以后的水稻生产如何进行水分管理和秸秆还田提供参考和依据,以期充分发挥稻田的生态效益。     

水稻对稻田甲烷排放的影响。

摘要：为了有效控制或减少大气甲烷含量以保护大气环境，笔者从水稻根系对稻田甲烷产生的影响、水稻对稻田甲烷的传输影响和水稻根系的氧化能力对稻田甲烷排放的影响等方面，对国内外水稻植株影响稻田甲烷排放的研究做一综述，并展望了未来控制稻田甲烷排放研究需要加强的研究方向。     

水稻节水灌溉技术对甲烷排放影响的研究进展

节水灌溉是今后农业发展的重要方向,如何采取合理的节水灌溉措施,在提高农田灌溉用水使用效率的同时,降低田间甲烷的排放量,是当今发展低碳农业模式下亟需解决的难题。本文在总结前人研究的基础上,综述了稻田甲烷产生的机理,稻田土壤水分及灌溉措施对甲烷消长的影响,并从甲烷产生、氧化和排放等方面,探讨了节水灌溉条件下稻田减少甲烷排放的综合措施。     

稻田甲烷排放与减排的研究进展

水稻作为最主要的粮食作物之一,对保证粮食供应和社会稳定起十分积极的作用。但稻田也是农田甲烷排放的主要来源,对全球温室效应有重要作用。从稻田甲烷排放机理、影响稻田甲烷排放的因素以及稻田甲烷减排的技术措施等方面综述了稻田甲烷的研究进展,并提出了未来开展稻田甲烷的研究方向,以期为进一步控制稻田甲烷排放提供一定参考。     

稻田耕作制度对CH4气体排放影响的研究进展

甲烷是重要的温室气体,其辐射增温效应是CO2的20~30倍。稻田是CH4的重要排放源之一。稻田CH4的排放是稻田CH4产生、氧化和传输综合作用的结果。影响稻田CH4释放的因素众多。本研究从水稻的农耕制度角度总结近年来关于稻田CH4排放的影响因素的研究,系统地归纳了水稻生物学特性、品种栽种方式、水肥管理等方面对CH4气体排放影响,同时从耕作角度提出了稻田CH4减排的技术措施。     

水管理与有机肥对稻田甲烷排放的影响

应用甲烷自动测试系统,在水稻生长季两个小时一个轮回持续监测了三种水管理和两种施肥措施的水稻田甲烷排放通量。结果表明:稻田甲烷排放早晨低,午后高,日变化与气温及稻田表层土壤温度的变化大体一致;甲烷的季排放高峰发生在水稻分蘖期;稻田水管理和有机肥的施用对稻田甲烷排放有剧烈影响,稻田排水晒田,甲烷排放剧减,稻田施用有机肥,甲烷排放倍增;采用常规灌溉、湿润灌溉、淹灌和常规灌溉不施有机肥的水稻田甲烷排放通量分别为10.83mg m~(-2)h~(-1),6.25mg·m~(-2)h~(-1),14.5mg m~(-2)h~(-1)和0.81mg m~(-2)h~(-1)。本研究提出水稻田实行合理水管理,结合施用适量有机肥是确保水稻持续高产、减少稻田甲烷排放的有效途径。     

水稻品种对稻田甲烷排放的影响

在大田条件下，应用甲烷自动测试系统在水稻生育期内持续测定3个水稻品种的甲烷排放通量。试验结果表明:水稻品种对稻田甲烷排放通量有明显的影响，品种间差异高达2.26倍；根量大的水稻品种，甲烷排放通量高，稻田气泡排放甲烷强度大，土壤水溶液中水溶甲烷浓度也高。试验证明，水稻根系的大小是导致水稻品种间甲烷排放通量差     

稻田CH4排放及控制技术的研究

为了探索北方稻田水管理、施肥和水稻品种对稻田甲烷排放的影响,于1995年至1998年应用全自动甲烷采样-测定系统,测定了水稻田甲烷排放通量.实验探明:北方稻田甲烷排放通量为4～364mg/m2.d,平均值为82mg/m2.d;稻田甲烷的季节排放只有一个高峰,发生在水稻分蘖期,该期的甲烷排放量占年排放总量的85%以上,水稻生长中、后期的稻田     

稻田甲烷排放的研究进展

本文主要就稻田甲烷排放量对大气温室效应的作用，国内外研究动向，水田甲烷排放通量的估算，以及影响水田甲烷排放的因素等方面研究进展进行了综述。并就稻田甲烷排放量的估算方法和增产、抑制排放措施等主要存在问题提出一些看法。     

水稻对甲烷季节排放模式的影响

在菲律宾国际水稻研究所的温室条件下调查了水稻对甲烷季节排放规律的影响，土壤在同一时间灌水，并通过同时测量处于不面生长期的水稻植株的甲烷排放量，把水稻对甲烷季节排放量的影响效应与其它因素的效应分离开来。所有的水稻品种都胡在生长的早期导致一个甲烷排放高峰。     

水稻植株通气系统与稻田CH4排放相关性研究

水稻植株是稻田甲烷(CH₄)排放的重要通道，90%的CH₄气体由水稻植株通气组织排放到大气中。探讨水稻植株通气组织与水稻CH4排放量之间的相关性，可为水稻栽培和育种实践中减排CH₄提供理论和实践依据。2005年早、晚2季大田试验测定了16个水稻品种CH₄排放量和植株地上部各节间组织1     

施肥对两种水稻土甲烷生产力的影响

在实验室条件下,用厌气培养的方法测定了两种水稻土的甲烷生产力。青泥土的甲烷生产力明显高于褐潮土。施1％的稻草提高了两种水稻土的甲烷生产力,但是稻草对褐潮土的甲烷生产力影响更大。猪粪,鸡粪和牛粪对土壤甲烷生产力的影响顺序是:猪粪大于鸡粪,鸡粪大于牛粪。尿素和硫铵对两种土壤的甲烷生产力影响不明显。稻草和有机肥提高了褐潮土的甲烷生产力是因为它们降低了褐潮土的氧化还原电位,同时提供了易分解的碳源和能源。稻草和有机肥提高了褐潮土的甲烷生产力是因为它们提供了易分解的碳源和能源。     

Modelling the impacts of climate change and methane emission reductions on rice production: a review

Rice agriculture is not only affected by climate change, but also contributes to global warming through the release of methane into the atmosphere. In 1989, a major research project was initiated at the International Rice Research Institute in the Philippines to investigate relationships between climate change and rice production. A second project started in 1993 to investigate, in more detail, mitigation options that could be employed to help reduce CH₄ emissions from rice cultivation. An important component of all of this work was the quantification of these interactions between climate change and rice production into simulation models, and their subsequent use to upscale field measurements to national and regional levels. The first project developed such a model to integrate existing knowledge of effects of increased levels of CO₂ and temperature on rice growth, and used this to predict the impact of various climate change scenarios on rice production in SE Asia. In the second project, routines describing the dynamics of CH₄ production and emission from the soil were linked to a crop simulation model to estimate the effect of different crop management scenarios on national CH₄ emissions from various countries in the region. With the recent completion of the second project, it is timely to review this modelling work describing the relationships between the global environment and rice production, a task which we attempt in the present paper. The advantages and disadvantages of the modelling approaches used and other issues relating to the upscaling of field measurements to national and regional levels are discussed. Future research directions in this area are also identified.     

耕作与秸秆还田方式对稻田N_2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N_2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N_2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了12.5%～18.2%和21.1%～38.6%。秸秆还田显著影响土壤N_2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了38.5%～45.5%和13.1%～29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%～45.9%和9.0%～46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%～26.0%,产量增加了9.4%～12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N_2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N_2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。