江汉平原稻-油连作系统冠层CO2通量变化特征

采用涡度相关法,于2010年和2011年对江汉平原水稻-油菜连作田冠层CO2通量进行周年观测,研究该系统CO2源、汇的季节和日变化规律。结果表明,CO2通量的日变化特征明显,各生育期平均CO2通量日变化幅度较大。将观测期通量数据插值后得到CO2净交换通量(NEE)的逐日变化过程,油菜收割后闲置期-中稻移栽期、分蘖期、拔节-抽穗期、乳熟期的平均NEE分别为1.63、-11.86、-20.61、-4.65g.m-2.d-1;水稻收割后的闲置期、油菜苗期-现蕾期、抽薹期、开花期、绿熟期平均NEE值分别为2.18、0.43、-5.00、-11.70、-13.91g.m-2.d-1。全年稻-油连作农田生态系统净CO2吸收量为19.26 t.hm-2。     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻"丰两优香1号"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

渍水对油菜抽薹期叶片光合参数及产量的影响

以中双9号和华油杂668号油菜品种为材料,通过小区试验研究抽薹期不同渍水时间对油菜叶片光合参数和实际产量的影响。结果表明,渍水7 d,两个品种油菜净光合速率(Pn)变化趋势一致;渍水14 d,中双9号叶片Pn快速下降至9.00μmol/(m~2·s),渍后仍有一定的恢复能力,渍水10 d华油杂668号叶片Pn稍有降低,随后恢复提高,叶片Tr、Gs、Ci的变化趋势与叶片Pn一致;渍水17 d,中双9号叶片黄化早衰,叶片Pn仅有1.02μmol/(m~2·s),叶片Ci明显提高,华油杂668号叶片Pn为18.71μmol/(m~2·s),表现出良好的耐渍能力;随着渍水时间延长,中双9号叶片水分利用率(WUE)明显低于华油杂668号;不同渍水时间处理中双9号均比华油杂668号减产严重;抽薹期华油杂668号的耐渍能力强于中双9号。     

盛夏中稻极端热冷害的气象生态表征及对策

全球气候变暖,江汉平原盛夏极端热冷害频发.为确保中稻生产的安全性,2007年采用6个杂交中稻品种,按3个播种期进行分期播种试验, 重点研究了结实期热冷害的主要气象生态表征,即孕穗和抽穗热害、孕穗和抽穗冷害、孕穗和抽穗冷热(或热冷)并害、抽穗大幅变温害等6种类型;分析了7～8月各旬热害和冷害的发生频率,指出8月中旬为适宜抽穗期,并提出了充分发挥气象监测、预报、预警功能,实施避灾安全齐穗、调整现行播种期等应对之策.     

江汉平原水稻关键生育期冠层温度环境响应模型研究

基于大田环境下红外测温仪长期连续自动监测的水稻冠层温度,研究了水稻关键生育期冠层温度与光照、气温、空气相对湿度、风、天气现象等现有地面气象观测要素之间的相关关系,并建立了在晴朗天气模式下以气温、大气湿度、作物蒸腾速率、总辐射辐照度为因子的水稻冠层温度模拟模型,回归模型和各回归系数经统计检验达1%极显著水平。旨在为通过气象监测预测水稻高温热害发生的机率、客观评价热害程度、制定生态或农艺避(抗)热措施提供理论依据。     

不同施氮下双季稻田白天CO2交换与叶面积、生物量的相互影响

研究缓/控释氮肥、氮肥配施硝化抑制剂和微生物菌剂对稻田生态系统白天CO_2净交换、群体叶面积和生物量的影响及其相互关系,有助于进一步了解这几类新型氮肥对稻田碳同化的促进作用及增产效果。为此于2012—2013年在湖北荆州进行大田试验,设置了五种氮肥处理:常规尿素(CK)、树脂包膜控释尿素(CRU)、尿素添加硝化抑制剂氯甲基吡啶(NU)、尿素添加硝化抑制剂二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、尿素配施微生物菌剂(EM)。采用静态箱-气相色谱法连续观测双季稻生态系统白天的CO_2净交换通量,并在各生育期测定水稻群体的叶面积和地上生物量,分析不同氮肥处理下这些指标的变化。结果表明:水稻生长季稻田生态系统白天表现为CO_2的净吸收,净交换通量受气温、降水等气象要素影响较大,在拔节-抽穗阶段出现较高值。相比普通尿素,新型氮肥在不同程度上提高了稻田CO_2净交换,在单个水稻生长季NU提高了13.2%~51.6%的平均CO_2净吸收通量,其次为CRU提高了9.8%~34.1%。在各生育期,新型氮肥对水稻群体叶面积指数和地上生物量表现出更高的促进效果,其中以CRU最为显著,其最大峰值相比CK分别提高了12.4%~18.6%和9.1%~18.8%。通过回归分析发现,水稻群体叶面积指数与CO_2净吸收通量为线性正相关关系,地上生物量与CO_2净吸收通量为抛物线型关系,这在一定程度上说明了水稻群体生长状况与稻田生态系统CO_2同化速率间的关系。包膜控释尿素、添加硝化抑制剂、添加微生物菌剂有助于提高水稻群体叶面积和生物量,促进稻田生态系统CO_2同化,其中树脂包膜控释尿素效果最佳。     

基于SPI的旱涝气候演变及对洪湖水位的影响分析

利用洪湖市气象站逐月降水数据和洪湖水位站水位资料,计算不同时间尺度标准化降水指数(SPI)及其干旱等级,分析洪湖市旱涝气候演变及不同时间尺度旱涝气候事件演变特征,探讨降水量、不同时间尺度SPI与洪湖水位的相关性。结果表明,洪湖市近62年来干旱年和洪涝年频次和等级均相差较小,不同季节旱涝变化及等级频次分布存在一定差异,洪湖市呈湿润化演变趋势,SPI以0.086/10年的速率弱增长,春、秋季SPI呈下降趋势,干旱略加剧,夏、冬季SPI呈增长趋势,洪涝加剧;洪湖水位与降水变化趋势一致,但时间上有所滞后,洪湖水位与SPI具有较好的相关性,相关程度因SPI的时间尺度存在一定差异,其中SPI_3与水位相关性最好,利用3个月时间尺度的SPI_3来监测洪湖水位变化,两者具有很好的一致性,可以采用SPI_3指数监测洪湖水位。     

江汉平原58年寒露风对双季晚稻的影响

对江汉平原寒露风的发生状况和演变趋势以及籼型杂交水稻寒露风指标进行了分析.结果表明,在目前晚稻大都采用杂交水稻的情况下,对低温的抗性不及粳稻,其籼型杂交稻寒露风指标应连续3d或以上日平均气温低于22℃.从双季杂交晚稻安全齐穗考虑,江汉平原日平均气温连续3d稳定通过22℃达80％保证率终日为9月6日,其现行籼型早熟杂交稻品种适播期宜安排在6月15日～20日.研究还揭示了在气候变暖后近十年中,连续3d稳定通过22℃终日明显提前.2011年9月连续遭受两次寒露风天气,比往年早且持续时间长,阶段低温创同期新低,其危害严重,故不能以单纯线性思维忽略气候变率的增大,盲目认为寒露风会因气候变暖而推迟.     

江汉平原盛夏冷害的发生趋势和气候背景

采用荆州农业气象试验站1954—2006年的实测资料,分析得出：江汉平原8月低温冷害发生频率呈现增多、过程时段变长、降温强度加大的趋势,进入21世纪后,连续4a出现8月份日平均气温连续3d或以上低于23℃的低温天气;产生冷害的天气气候背景主要是涝梅、伏涝、凉夏和冷空气入侵。这种极端天气气候事件的发生,给当地中稻（杂交稻）生产造成严重损失,应加强监测、预报、预警,以及时采取对策。     

节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用

【目的】研究薄浅湿晒节水灌溉技术的减排增产效果及其与新型氮肥和添加剂的协同作用,提出增产与减排双赢的水氮管理措施。【方法】以江汉平原双季稻为研究对象,设置4种不同水氮管理措施:1普通尿素+常规灌溉(U+CI),作为对照(CK);2普通尿素+薄浅湿晒节水灌溉(U+SI);3树脂包膜控释尿素+薄浅湿晒节水灌溉(CRU+SI);4碧晶尿素(含0.5%硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶)+氢醌+薄浅湿晒节水灌溉(NU+HQ+SI)。采用静态箱-气象色谱法进行稻田温室气体连续监测,分析不同水氮管理措施的CH_4和N_2O排放量、基于CH_4和N_2O的综合温室效应。水稻收获后统计产量,计算各处理单位产量的排放量(GHGI)。【结果】薄浅湿晒节水灌溉有效抑制了特别是水稻生育后期的CH_4排放峰,导致早稻和晚稻U+SI处理的CH_4排放量极显著地小于U+CI处理(P0.01),且晚稻的减排幅度更大。节水灌溉条件下,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌比普通尿素进一步减少CH_4排放量,CRU+SI和NU+HQ+SI处理的两季水稻CH_4排放总量分别是U+SI处理的60%和73%。薄浅湿晒节水灌溉促进了稻田N_2O的排放,早稻和晚稻U+SI处理的N_2O排放量分别比U+CI处理显著增加了34%和39%(P0.05)。节水灌溉条件下,相比普通尿素,碧晶尿素混施氢醌、树脂包膜控释尿素处理的N_2O排放量呈现减少的趋势,尤其以碧晶尿素混施氢醌处理的控制效果更好。综合早稻和晚稻2个季节,薄浅湿晒节水灌溉下CH_4和N_2O排放此消彼长,但CH_4减排量大于N_2O增排量。总体而言,薄浅湿晒节水灌溉具有减少稻田综合温室效应的作用,减排效果视不同氮肥种类而不同,以树脂包膜控释尿素的减排效果最高为49%,其次为碧晶尿素混施氢醌,减排幅度达46%,普通尿素最低为28%。同时,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌更有利于增加水稻产量,降低排放强度。【结论】薄浅湿晒节水灌溉具有减排稳产的良好效果,薄浅湿晒节水灌溉结合施用树脂包膜控释尿素和添加脲酶/硝化抑制剂能进一步增加水稻产量和减少稻田温室气体排放,可作为水稻生产减排增效的推广技术。