稻田温室气体排放研究概述

全球变暖作为气候变化的主要特征,严重威胁着人类的生存和发展,已成为当今国际社会最主要的环境问题之一,也是学术界的研究热点。温室气体是导致全球变暖的重要原因之一,而稻田则被认为是温室气体的主要排放源。因此,在农业领域中,减缓稻田温室气体排放、发挥稻田碳汇潜力是减缓全球变暖的重要举措之一,也是实现“双碳”战略目标的必要手段。水稻作为中国重要的口粮作物之一,具有巨大的减排潜力。在梳理稻田温室气体排放机制、影响因素及核算方法等方面研究的基础上,分析了稻田温室气体排放研究现状及研究不足,为助力统筹规划粮食安全与减排以及减缓全球气候变化、实现可持续发展目标,从综合角度出发,提出了加强不同领域交叉研究、深入探究稻田温室气体排放机理和影响因素的未来研究方向。     

太湖流域不同再生稻品种的温室气体排放强度

为明确太湖流域种植再生稻的可行性及其对温室气体排放的影响,于2021年4—10月采用静态箱-气相色谱法观测了旱优73、甬优2640、丰两优香1号、两优6326和C两优华占5个品种再生稻的CH₄和N₂O排放通量以及产量。结果表明：稻季观测期内,CH₄排放峰分别出现在中稻季分蘖期和抽穗前后以及再生季前期;两季CH₄累积排放量为209~289 kg·hm^-2,再生季占比为8.3%~23.0%,其中两优6326的值最高,显著高于旱优73、甬优2640和丰两优香1号（P<0.05）。N₂O排放峰主要出现在肥料施用后和土壤水分发生剧烈变化时;两季N₂O累积排放量为0.386~0.548 kg·hm^-2,再生季占比为0.5%~2.4%,5个品种间N₂O排放量无显著差异。不同处理两季水稻总产量为6.12~12.62 t·hm^-2,再生季占比为23.8%~36.7%,其中甬优2640和丰两优香1号的两季总产量相对较高。不同处理的温室气体排放强度为0.50~1.35 t CO₂ e·t^-1,其中甬优2640最低,两优6326最高（P<0.05）。研究表明,甬优2640和丰两优香1号的两季总产量较高,且温室气体排放强度相对较低。     

水稻物质生产对稻田甲烷排放的影响

以研 究水稻 物质生产 对稻田 甲烷排 放影响为 目的的 大田与 盆栽 试验于１９９４ —１９９５ 年在美国德克萨斯州进行。对同期观测的稻田甲烷排放量与水稻干物质积累资料的分析表明, 在类似的气候、土壤及水稻栽培管理条件下, 稻田甲烷排放的季节总量随水稻生产力水平的提高而增加; 甲烷日排放通量与水稻干物质积累呈正相关;水稻生长中、后期的物质生产对甲烷排放的贡献大于前期。     

稻田复种轮作下周年温室气体排放及综合效益评价

为减缓温室气体排放和削弱长期连作障碍,在长期定位试验的基础上,通过设置不同复种方式,综合分析稻田复种轮作系统下周年温室气体排放规律和综合效益评价.结果表明,稻田CO2和CH4不同季节排放量趋势一致,均是晚稻>早稻>冬作物,而N2O排放与之相反.从温室气体的排放总量来看,CO2排放总量明显高于CH4、N2O排放总量.处理...     

水稻根系生物特性与稻田温室气体排放相关性研究

通过湖南双季稻区温室气体排放差异的水稻品种田间试验,研究了不同品种温室气体排放与根系特征的相关性.结果表明,早稻分蘖盛期CH4排放通量与根干重、伤流量均呈显著负相关(P＜0.05);晚稻CH4排放通量与根伤流量呈极显著负相关(P＜0.01);早稻N2O排放通量在分蘖盛期与根伤流量相关性极显著(P＜0.01),在齐穗期与...     

耕作与水肥耦合对冷凉区水稻产量及温室气体排放的影响

为研究耕作与水肥耦合对冷凉地区水稻生产的影响,通过设置不同的耕作方式和水、肥管理组合模式,以吉宏6号品种为材料,研究了各组合模式下的水稻农艺性状和产量构成因素及生育期间稻田温室气体排放动态特征.结果表明:深耕+常规施肥+常流水灌溉模式(T1)、深耕+减施氮肥+耐冷灌溉模式(T2)与深耕+增施氮肥+耐冷灌溉模式(T3)水...     

水稻对稻田甲烷排放的影响。

研究水稻对稻田甲烷排放的影响对有效控制或减少大气甲烷含量、保护大气环境等具有非常重要的意义.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三个方面,对国内外水稻植株影响稻田甲烷排放的研究做一综述,并且分析了未来需要加强的研究内容.     

不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明,稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征,CO2排放主要集中于8~10月,而CH4排放以7、8月为主,水稻生育盛期时N2O表现出明显的负排放特征,净排放发生于移栽期及秋季晒田期;有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放,导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理,而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6~8月稻田CO2和CH4的排放,与无植株相比,月均通量分别增加了42.9%~226.1%和146.6%~418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响,但对CO2和N2O排放影响不显著。     

氮肥模式对稻田温室气体排放和产量的影响

为探明不同施肥模式对稻田温室气体排放和水稻产量的影响,本研究以江汉平原一季中稻为研究对象,通过大田试验设置5个氮肥处理:不施氮肥(CK)、农民习惯施肥(FFP)、实时氮肥管理(RTNM)、精确定量施氮(PQNA)和一次性施肥(OOF),采用静态箱-气相色谱法研究了稻田CH_4和N_2O排放特征。结果表明:与CK相比,FFP、PQNA、RTNM和OOF显著增加了CH_4和N_2O排放。FFP、PQNA和RTNM处理CH_4排放并没有显著差异,但是OOF处理比FFP处理CH_4减排27.5%;RTNM和OOF处理比FFP处理N_2O排放分别减少了23.1%和25.0%。与FFP相比,OOF并没有降低水稻产量,而RTNM和PQNA显著增加了水稻产量。OOF较FFP、RTNM和PQNA处理增温潜势(GWP)分别减少了27.4%、12.5%和18.5%。PQNA、RTNM和OOF处理的温室气体排放强度(GHGI)较FFP分别降低了22.2%、24.4%和26.7%。研究表明,采用合理的施肥模式,在保障水稻产量的同时,能够减缓稻田温室气体排放,实现丰产增效和环境友好。在所有施肥模式中,OOF具有最低的GWP,同时能够维持水稻产量并减少追肥次数,是一种低碳丰产的施肥技术,值得在江汉平原大面积推广。     

直播旱种与秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响

[目的]为探讨直播旱种和麦秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响。[方法]以扬稻6（籼稻）和扬粳4038（粳稻）为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种（NSM）、麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种（TF,秸秆不还田,对照）4种处理。利用静态箱-气相色谱法测定稻田温室气体排放。[结果]旱种的产量与水种的产量无显著差异,但 SIF处理的产量显著高于其它处理。稻田CH4排放通量在 TF和 SIF 处理下呈单一的峰值曲线,在 NSI和 NSM处理下变化范围较小。各处理 N2O排放通量呈多峰曲线。与 TF相比,SIF显著增加了 CH4和 CO2的平均排放通量,降低了 N2O的排放速率,而 NSI和 NSM显著降低了 CH4的平均排放通量,增加了 N2O和CO2的排放通量;SIF排放的 CH4、N2O和 CO2所产生的全球增温潜势（ GWP）和单位面积产量的 GWP分别增加47.3%~53.7%和32.2%~39.4%,NSI和 NSM的 GWP分别降低了24.2%~29.6%和30.1%~35.5%,单位面积产量的 GWP分别降低21.7%~27.2%和25.6%~31.1%。[结论]麦秸秆覆盖旱种和麦秸秆掩埋旱种在维持较高产量的同时,可显著降低稻田温室气体的排放。     

崇明岛稻麦轮作系统稻田温室气体排放研究

通过静态箱-气相色谱法,研究了崇明岛稻麦轮作地水稻生长季及收割后休耕期(2011年6月至2011年11月)温室气体CO2、CH4和N2O的排放、吸收规律及交换量,并运用增温潜势进行了温室效应估算。3种温室气体通量在水稻不同生长阶段有明显差异:稻田除成熟收割期外,其他期均表现为CH4排放源,并在分蘖期达到最大值;N2O除幼苗期表现为汇,其他期均为排放源,并在拔节期达到最大值。温室效应分析得出:水稻田温室气体以CH4和N2O排放为主,二者对全球温室效应的贡献为3.255×103kgCO2·hm-2;由于光合作用,稻田表现为对CO2固定,固定量为2.462×103kgCO·2hm-2;崇明水稻生长季排放温室气体综合GWP值为793kgCO·2hm-2,为温室气体排放源。     

三江平原湿地生态环境建设刍议

在阐述了三江平原概况的基础上,分析了三江平原温地变化所带来的生态问题;湿地面积锐减、功能退化;生物多样性降低;水土流失与土地退化;气候恶化;水土污染等;指出三江平原湿地受破坏的主要原因有区域气候的变化、不合理的开发利用、人口的压力等。提出了该区域湿地资源保护与可持续利用对策;建立三江平原湿地资源信息系统;加强湿地类型自然保护区的建设和管理;调整产业结构、大力发展生态农业;实施退耕还湿、恢复湿地生态系统的结构和功能;处理好工业、农业、城市化与湿地的关系;加强宣传教育。     

辽东湾沿海水稻田温室气体排放的时空动态模拟

 【目的】利用遥感信息技术和DNDC生态过程模型相结合对水稻田排放的温室气体通量进行模拟和定量估测，并分析其排放的时空动态格局。【方法】利用遥感技术对覆盖辽宁省大洼县的卫星图像（Landsat TM和CBRES2）进行土地利用／覆盖分类，提取研究区1988年和2005年的水稻田空间分布特征信息并计算其面积。应用DNDC模型对这两个时期进行温室气体（CO2、N2O、CH4）排放通量模拟，分析辽东湾沿海地区水稻田温室气体排放的时空动态。【结果】与1988年相比，2005年的水稻田的面积约增加7 066.2公顷。1988年整个研究区CO2、N2O和CH4排放总量分别为-1.20 Tg C、2.57×10-4 Tg N和1.4×10-2Tg C，而2005年为-0.72 Tg C、2.69×10-4 Tg N和1.7×10-2Tg C。空间分布上表现为CO2在东、南部为高吸收，中北部低吸收的特征；N2O在中东部和西部地带排放低，北部排放高的特征；CH4在中东部和西南排放高，北部和东南部地带排放低。同时，净全球增温潜势具有在2005年比1988年空间差异小的特点。【结论】人口和经济因素是影响水稻田面积变化的主要原因。水稻田是一个重要的CO2汇，是N2O和CH4的排放源，并且排放通量的时空差异明显。     

三江平原地区水土资源优化配置思路探讨

从水土资源优化配置的概念和内涵出发,针对三江平原水土资源特点及利用中存在的问题,提出了三江平原地区水土资源优化配置的基本思路,并重视水资源的合理与高效利用,在大力发展农业的同时,切实地保护湿地,促进经济效益、社会效益和生态效益的同步提高。     

三江平原典型沼泽湿地水循环特征

根据中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站1997—200l年度的定位观测资料，分析了典型沼泽湿地的水文特征及水分循环过程，并从水量平衡的角度提出了合理利用水资源来保护湿地湿生态环境的农业开发政策。     

三江平原漂白冷凉淋溶土垦殖后肥力退化及调控

三江平原漂白冷凉淋溶土垦殖后土壤有机质含量降低,土壤酸度增高,土壤养分元素有增有减。土壤的物理性质也因有机质的减少和耕作而变差,土壤的生物学性质也发生了显著变化。采取秸秆还田、施用石灰、平衡施肥及合理耕作等措施,可使土壤肥力得到恢复和发展。     

三江平原芦苇湿地植物多样性的初步研究

研究了三江平原芦苇湿地群落类型、组成，种类的数量特征及在群落中的作用，对常见藻类、苔藓类的组成及土壤微生物的分布状况进行了调查研究。结果表明：该湿地芦苇群落类型主要为芦苇群落、芦苇-小叶樟=毛果苔草群落和芦苇-小叶樟-狭叶甜茅群落；芦苇群落为单一优势种，其余2个群落为芦苇、小叶樟双优势种群落。藻类主要以硅藻门藻类为主，土壤微生物主要为真菌和好氧性细菌，所占比例为4.3%和95.2%。     

上海崇明岛不同施肥条件下的稻田温室气体排放格局

在上海崇明岛稻田里设置3个水平(当地正常水平,该水平的70％和50％)的施肥处理进行试验,利用静态箱/气象色谱监测体系,对3种温室气体(CO2、CH4以及N2O)进行动态监测,分析温室气体的排放量和变化规律,探讨土壤温湿度以及有机质对土壤温室气体排放通量的影响,寻求在不影响产量的条件下,减少温室气体排放的施肥措施.研究表明,施肥水平显著影响CH4和N2O的排放通量,CO2排放量与水稻生长特性有密切关系;施肥水平的提高没有促进土壤有机质的积累.在70％施肥水平下,样地的干物质积累及实际产量与100％施肥水平未有显著差异,且土壤温室气体排放量显著降低.本文结论可对农田生态系统固碳及降低农田温室气体的排放提供科学依据.