稻田干湿交替过程生理生态效应研究综述

稻田干湿交替通过调节水稻生理活性特别是根系活性提高水稻产量,同时对减少温室气体排放,提高水分利用率,改善土壤通气状况,调节田间小气候有重要作用,是实现节水高产的重要技术措施。综述了稻田干湿交替灌溉的生理生态基础及其对水稻植株地上部分和根系生理特性、产量和品质、温室气体排放及土壤碳、氮矿化等的影响,并对稻田干湿交替实施中存在的问题及研究中应当关注的问题进行了探讨,以期为农业的可持续发展提供参考。     

作物秸秆还田对稻田温室气体排放效应的研究进展

秸秆还田具有改善土壤结构、培肥土壤等积极作用,是中国水稻生产中的一项重要管理措施,但秸秆还田也会对稻田温室气体排放产生重要影响.总结了小麦、水稻、玉米等秸秆还田对稻田温室气体排放的影响、机制以及秸秆还田后相关的减排措施等方面的研究进展,并提出了未来加强秸秆还田和稻田温室气体排放关系的研究方向,以期为秸秆资源高效利用与稻...     

低温室气体排放水稻品种筛选的初步研究

水稻品种是影响稻田温室气体排放的重要因素。高产低甲烷水稻品种的种植是减排稻田温室气体的潜在的重要措施。通过盆栽试验研究不同水稻品种的温室气体排放,结果表明,稻田排放的温室气体主要是甲烷,所排氧化亚氮增温潜势约为甲烷的1/60;不同水稻品种温室气体排放量差异显著;早稻品种选用陆两优996、晚稻品种选用金优139可显著减少温室气体排放。     

秸秆还田对水稻生长发育和稻田温室气体排放的影响

秸秆是一种传统的能源物质,营养丰富,秸秆还田可培肥地力,增加作物产量。本文综述了秸秆及其制成的有机物料还田对水稻产量和稻米品质的影响及其生物学机制、秸秆还田对培肥土壤的作用和稻田温室气体排放的影响,讨论了秸秆还田存在的问题和今后研究的重点。     

水稻根系和土壤性状与稻田甲烷排放关系的研究进展

甲烷(CH₄)是大气中最主要的温室气体,对全球气候变暖具有重要影响。稻田是农业生态系统中CH₄的主要排放源,水稻根系与土壤是影响稻田CH₄排放的关键因素。因此,探究水稻根系和土壤性状与稻田CH₄排放的关系对于缓解温室效应具有重要的意义。本文综述了稻田CH₄产生和排放的机理及其与水稻根系和土壤性状间的内在关系,并展望了进一步探究水稻和土壤性状与稻田CH₄排放关系的研究方向,为实现水稻丰产与固碳减排协同提供参考。     

硝化抑制剂双氰胺施用对水稻产量和温室气体排放的影响

为探究施用硝化抑制剂双氰胺对水稻产量和温室气体排放的影响,以常规粳稻品种南粳9108为供试材料进行盆栽试验,设置常规氮肥(CK)和常规氮肥配施硝化抑制剂双氰胺(DCD)2个处理。采用静态箱-气相色谱法连续监测稻田温室气体排放动态变化。结果表明,与CK相比,DCD显著提高了水稻产量(15.1%)和地上部生物量(28.4%),并且显著降低了稻田甲烷(CH₄)累积排放量(22.2%)、氧化亚氮(N₂O)累积排放量(56.0%)、综合温室效应(GWP)(24.4%)和温室气体排放强度(GHGI)(31.7%)。可见,常规氮肥配施硝化抑制剂双氰胺可以协同实现水稻丰产和稻田温室气体减排。     

炭基有机肥对小麦产量及麦季农田温室气体排放的影响

为减少生物质炭在农田应用的农事操作工序,探讨生物质炭与畜禽粪便混合堆肥产品——炭基有机肥对小麦产量及麦季农田温室气体排放的影响,试验以施用炭基有机肥为处理,以施用商品有机肥与不施有机肥为对照,共计3个处理,探讨了炭基有机肥对小麦产量、甲烷(CH_4)与氧化亚氮(N_2O)排放通量及单位产量的全球增温潜势(GWP)的影响。结果表明:炭基有机肥有促进小麦产量提高的趋势,但与商品有机肥、不施有机肥相对而言,产量差异未达显著水平;炭基有机肥处理的小麦千粒质量显著大于商品有机肥及不施有机肥处理;增施有机肥处理的麦田土壤甲烷排放总量低于不施有机肥处理,而氧化亚氮的排放总量则高于不施有机肥处理;与商品有机肥相比,施用炭基有机肥处理的全球增温潜势降低了36.48%、单位产量的GWP下降了37.3%,但不同处理之间差异均未达显著水平。     

秸秆还田下大气CO2浓度升高对水稻生长和CH4排放的影响

【目的】明确秸秆还田下大气CO₂浓度升高对水稻生长和稻田CH₄排放的影响,为气候变化下温室气体排放评估和丰产低碳的稻作技术创新提供理论参考和科学依据。【方法】利用开顶式气室(Open top chamber, OTC)进行田间试验,设置两个CO₂浓度处理,分别为正常大气CO₂浓度处理(简称aCO₂,CO₂浓度约为0.04%)和大气CO₂浓度升高处理(简称eCO₂,CO₂浓度约为0.055%),每个处理的田块混入等量的前茬小麦秸秆,探明秸秆还田下大气CO₂浓度升高对水稻产量等生长特性、稻田CH₄排放及微生物丰度的影响,揭示秸秆还田下大气CO₂浓度升高对CH₄排放的影响机制。【结果】大气CO₂浓度升高显著促进水稻的生长,使剑叶叶面积增加25.0%,地上生物量增加22.0%,产量提高29.0%。大气CO₂浓度升高显著增加了穗数、结实率和千粒重,但对穗粒数影响不显著。秸秆还田下,大气CO₂浓度升高有降低稻田CH₄排放的趋势,使单位产量CH₄排放量降低了39.4%。大气CO₂浓度升高使土壤甲烷氧化关键基因pmoA的拷贝数增加了20.0%,但对甲烷产生关键基因mcrA的拷贝数影响较小。【结论】秸秆还田条件下,未来大气CO₂浓度升高不仅提高了水稻产量,而且有利于减少稻田温室气体CH₄的排放。     

稻田甲烷排放的微生物学机理及节水栽培对甲烷排放的影响

全球变暖是当前亟需解决的环境问题之一。甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,其中稻田甲烷排放约占全球甲烷排放的10%~30%。稻田甲烷的产生与氧化是决定稻田甲烷排放的关键,其过程是在相关微生物参与下完成的,受多种环境条件影响。水分管理直接影响稻田土壤的通气状况,并对土壤微生物活动产生影响,从而直接或间接影响稻田甲烷的产生与排放。本文综述了稻田甲烷产生与排放的微生物学机理,并总结了干湿交替灌溉等常用节水栽培方式对稻田甲烷排放的影响。同时提出未来研究的重点方向。     

稻田甲烷排放的微生物学机理及节水栽培对甲烷排放的影响

全球变暖是当前亟需解决的环境问题之一。甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,其中稻田甲烷排放约占全球甲烷排放的10%~30%。稻田甲烷的产生与氧化是决定稻田甲烷排放的关键,其过程是在相关微生物参与下完成的,受多种环境条件影响。水分管理直接影响稻田土壤的通气状况,并对土壤微生物活动产生影响,从而直接或间接影响稻田甲烷的产生与排放。本文综述了稻田甲烷产生与排放的微生物学机理,并总结了干湿交替灌溉等常用节水栽培方式对稻田甲烷排放的影响。同时提出未来研究的重点方向。     

稻田N_2O排放影响因素与减排研究进展

氧化亚氮(N_2O)是稻田生态系统中一种主要的温室气体,在全球温室效应中起着很大作用。本文从稻田N_2O的产生机制、影响稻田N_2O排放的主要因素以及稻田N_2O减排的技术措施等方面综述了稻田N_2O的研究进展,并对未来开展稻田N_2O排放研究提出了一些设想,以期为减少稻田温室气体排放和氮损失提供参考。     

水稻低碳生产研究进展

 稻田是甲烷(methane,CH4)和氧化亚氮(nitrous oxide,N2O)的重要发生源。稻田中CH4和N2O的产生、消耗以及传输过程受稻田土壤类型、水分条件、肥料种类、施肥量及方法、耕作模式和制度、水稻品种等多种因素影响。CH4和N2O具有不同的排放特性,很多研究结果表明,水稻生长期间的中期排水烤田、后期干湿交替能显著降低CH4排放量,但同时也可能促进N2O的排放,因此,如何同时减少CH4和N2O的排放量是实现稻田低碳生产的关键要素;另一方面,稻田土壤的碳固定也是使稻田系统从源转变成汇的关键技术。从水稻生产过程中CH4排放、N2O排放、稻田土壤有机碳动态、减排措施四个方面综述了近年来水稻低碳生产相关研究状况,重点总结了国内外有关影响稻田CH4和N2O排放的关键影响因素、增加稻田土壤有机质含量的主要措施以及各种减排措施的全球增温潜势评价研究,并对水稻低碳生产研究作了展望。     

土壤施用生物质炭对取食水稻的灰飞虱生活史特征的影响

【目的】为评价土壤施用生物质炭在防治农作物害虫中的潜力,观察了土壤施用生物质炭对取食水稻的灰飞虱(Laodelphax striatellus)发育和生殖的影响。【方法】开展室内盆栽试验,采用生物质炭种类(玉米、水稻和小麦秸秆)与添加量(0、30和50 g/kg)的2因素×3水平组合处理土壤,种植水稻苗、接种灰飞虱,观察灰飞虱的发育和生殖表现。【结果】1)生物质炭种类与添加量互作影响灰飞虱若虫历期,当施用玉米或水稻生物质炭时,不同添加量之间的若虫历期无显著差异;当施用小麦生物质炭时,添加30 g/kg生物质炭处理下的若虫历期比对照(18.70±0.30 d)延长1.54 d。2)生物质炭种类与添加量没有显著互作影响雌成虫寿命。添加量不影响,但生物质炭种类具有显著影响,施用玉米或小麦生物质炭处理雌成虫寿命比水稻生物质炭处理雌成虫寿命(23.70±0.48 d)分别延长2.13 d或3.10 d。3)生物质炭种类与添加量互作影响灰飞虱雌虫终身产卵量,施用生物质炭使生殖力下降,但下降幅度随生物质炭处理不同而异,当添加30 g/kg生物质炭时,施用玉米生物质炭处理下的雌虫终身产卵量(176.40±6.84粒)比施用水稻或小麦生物质炭处理分别多22.80粒或18.95粒;当添加50 g/kg生物质炭时,施用玉米生物质炭处理的雌虫终身产卵量(140.30±3.26粒)比施用水稻或小麦生物质炭处理分别少16.90粒或21.60粒。【结论】施用生物质炭可减弱灰飞虱的生殖力,减幅随生物质炭种类与添加量的不同而异。     

我国水稻品种更新与稻作技术改进对碳排放的综合影响及趋势分析

水稻是我国重要的口粮作物,稻田是全球第二大温室气体甲烷(CH4)的最大排放源之一,水稻丰产与甲烷减排对保障国家粮食安全和实现农业领域碳中和目标意义重大.不同水稻品种和稻作技术的产量与碳排放差异显著,因此,掌握品种更新与技术改进的特征及发展趋势,可以为高产低碳稻作技术创新提供科学依据.为此,本文系统分析了1960s-20...     

我国水稻高产新品种有利稻田甲烷减排

<正>近日,中国农业科学院作物科学研究所由张卫建研究员领衔的作物耕作与生态创新团队,在水稻植株对稻田温室气体排放的调控效应及机制研究中取得重要进展,阐明了水稻新品种在典型稻田的甲烷(CH4)减排效应,揭示了水稻植株与稻田CH4排放的地上地下互作机制。此研究说明我国现代水稻育种是一个既增产又减排的历程,对应对气候变化的作物品种改良和稻作技术创新具有重要意义。相关论文于2017年5月2日     

改性稻秸生物质炭对水田土壤及水稻植株Cd2+的钝化效应

采用亚克力管套作法，以稻秸生物质炭(BC)为原料，通过KMnO₄浸渍(BC-Mn)、NaOH碱化(BC-Na)、羟基磷灰石浸渍(BC-H)和FeC1₃浸渍(BC-Fe)4种改性手段制备相应的生物质炭，设置0、0.3和0.6 kg/m²的投加量，以揭示改性稻秸生物质炭对水田土壤及水稻植株Cd²⁺的钝化效应。结果表明：1)在未施加生物质炭的情况下，水田土壤有效态镉含量会随水稻生育期延长而不断累积，当各类生物质炭投加量为0.3和0.6 kg/m²时，与秧苗期相比，水稻成熟期土壤有效态镉含量均有所降低，投加量为0.3 kg/m²时，BC-Mn处理下的土壤有效态镉含量降幅最大，而在投加量为0.6 kg/m²时，改性稻秸生物质炭对土壤有效态镉含量的钝化效应均不如生物质炭原样；2)在投加各类生物质炭后，与秧苗期相比，在水稻成熟期，水田土壤全镉含量均有不同程度降低，其中，效果最显著的为BC-Na处理，土壤全镉含量会随BC-Na投加量的增加而降幅增大；...     

土壤施用生物质炭对取食水稻的灰飞虱生活史特征的影响

【目的】为评价土壤施用生物质炭在防治农作物害虫中的潜力,观察了土壤施用生物质炭对取食水稻的灰飞虱(Laodelphaxstriatellus)发育和生殖的影响。【方法】开展室内盆栽试验,采用生物质炭种类(玉米、水稻和小麦秸秆)与添加量（0、30和50g/kg）的2因素×3水平组合处理土壤,种植水稻苗、接种灰飞虱,观察灰飞虱的发育和生殖表现。【结果】1)生物质炭种类与添加量互作影响灰飞虱若虫历期,当施用玉米或水稻生物质炭时,不同添加量之间的若虫历期无显著差异;当施用小麦生物质炭时,添加30g/kg生物质炭处理下的若虫历期比对照(18.70±0.30 d)延长1.54 d。2)生物质炭种类与添加量没有显著互作影响雌成虫寿命。添加量不影响,但生物质炭种类具有显著影响,施用玉米或小麦生物质炭处理雌成虫寿命比水稻生物质炭处理雌成虫寿命(23.70±0.48d)分别延长2.13 d或3.10 d。3)生物质炭种类与添加量互作影响灰飞虱雌虫终身产卵量,施用生物质炭使生殖力下降,但下降幅度随生物质炭处理不同而异,当添加30g/kg生物质炭时,施用玉米生物质炭处理下的雌虫终身产卵量(176.40±6.84粒)比施用水稻或小麦生物质炭处理分别多22.80粒或18.95粒;当添加50g/kg生物质炭时,施用玉米生物质炭处理的雌虫终身产卵量(140.30±3.26粒)比施用水稻或小麦生物质炭处理分别少16.90粒或21.60粒。【结论】施用生物质炭可减弱灰飞虱的生殖力,减幅随生物质炭种类与添加量的不同而异。     

生物炭和石灰对酸性稻田水稻产量、土壤性状和经济效益的影响

通过两年的田间试验,探讨了两种酸化土壤改良剂(生物炭和石灰)对双季水稻产量、土壤性状和水稻经济效益的影响。结果表明,与对照相比,生物炭处理降低了2015年早、晚稻产量,但在2016年却增加了早、晚稻产量;在2015年和2016年试验中,石灰处理均增加了早、晚稻产量。除2015年早季,其他季别产量差异均达显著水平。试验结束后检测发现,生物炭处理显著增加了土壤pH值和有机质含量,石灰处理显著增加了土壤pH值和碱解氮含量。生物炭处理显著降低了2015年粮食产值和净收益,但显著增加2016年粮食产值和净收益;石灰处理显著增加了2年粮食产值和净收益。与生物炭处理相比,2016年石灰处理粮食产值和净收益分别提高2.9%和6.7%。因此,选用石灰作为稻田土壤酸化改良剂对提高南方双季稻区水稻产量、改良土壤酸化和增加农民收入效果更好。     

秸秆还田对稻田土壤和温室气体排放的影响

秸秆还田作为农业生产中的重要环节,具有固碳、促进养分元素循环、减少化肥施用、维持土壤肥力的积极作用。本文概述了作物秸秆的利用现状、秸秆还田对稻田土壤理化性质及温室气体排放的影响,并对秸秆还田研究进行了展望。     

稻蛙共作对土壤理化特性和水稻产量的影响

通过大田试验比较了常规种稻（CK）、稻蛙共作低密度养蛙（DWL）和稻蛙共作高密度养蛙（DWH）3种模式对稻田土壤理化特性、养分含量变化动态及水稻产量的影响。结果表明，与CK相比，稻蛙共作提高了土壤pH值、电导率、全磷和速效磷含量，但降低了土壤全氮、碱解氮、速效钾和有机质含量，同一生育时期，DWH处理土壤养分含量高于DWL处理；与CK相比，DWL处理显著降低水稻产量12.0%,DWH处理降低水稻产量3.1%，差异不显著。稻蛙共作导致水稻产量下降的主要原因是显著降低了水稻有效穗数。可见，在稻作系统下养殖适宜数量的黑斑蛙会导致水稻产量小幅下降，但稻谷安全性和黑斑蛙产出提高，不仅有助于增加单位面积稻田的经济效益，而且因为生产过程中不施化肥和农药，减少了对环境的污染，实现较好的生态效益。