冬季淹水稻田CH4排放通量及其δ13C的时间变化特征

通过田间试验研究了持续淹水稻田冬季休闲期和水稻生长期CH4排放通量及其稳定性碳同位组成的时间变化。结果表明:CH4排放在冬季休闲期从4月份呈逐渐上升趋势,至6月份出现排放峰,为CH46.4 mg m-2h-1;水稻移栽后则迅速增加,于7月和8月出现两个排放峰,分别为CH423.1 mg m-2h-1和CH429.8 mg m-2h-1,此后急剧下降,末期稻田排水落干期间出现一个排放峰。冬季休闲期CH4排放总量为CH43.3 g m-2,占全年排放总量的8.9%。稻田排放的δ13CH4在冬季休闲期后期逐渐从-51‰上升至-44‰,然后下降至-56‰。水稻移栽后,δ13C值从-62‰迅速降至-68‰,然后慢慢上升至-60‰,并在较长一段时间内保持不变,后期再次富集13C。末期排水落干对排放δ13CH4影响显著。排放δ13CH4在水稻生长期较冬季休闲期低得多,原因在于冬季休闲期的CH4氧化率很高(60%～90%),而水稻生长期的CH4氧化率相对较低(10%～80%)。全观测期内,CH4排放通量的季节变化均与土壤温度显著正相关(p<0.01),与土壤Eh显著负相关(p<0.01),与δ13CH4呈显著负相关(p<0.05)。     

水稻植株对稻田CH4排放日变化的影响

2005年采用静态箱法,在水稻分蘖期天气晴朗的条件下,全天观测了有、无水稻植株两种情况下稻田CH4的排放.结果表明:无论水稻种植与否,稻田CH4排放通量的昼夜变化均表现为单峰模式,极大值出现在下午14点;稻田CH4排放的昼夜变化与5cm处土温存在显著正相关关系(p＜0.05);有水稻植株处理稻田CH4日平均排放通量显著高于无水稻植株处理(p＜0.05);有水稻植株处理的稻田CH4排放通量最佳观测时间在上午8～10点,无水稻植株处理的最佳观测时间则在傍晚18点左右.     

水稻秸秆添加对不同种稻年限黑土CH4排放特征的影响

  目的  评估水稻秸秆添加对东北地区不同种稻年限黑土CH₄的排放的影响,以期为黑土水稻田秸秆还田提供理论依据。  方法  不同种稻年限（0、12、35、62和85 a）黑土,分别设不添加（CK）和添加1%水稻秸秆（S）处理,进行淹水培养试验（培养温度为20 ℃,淹水层为1 cm）,测定土壤CH₄排放通量及累积排放量,比较不同种稻年限土壤对水稻秸秆添加响应的差异。  结果  在淹水培养期间（150 d）,添加水稻秸秆处理各种稻年限土壤CH₄排放通量（0.00 ~ 3.33 mg kg?1 d?1）显著（P > 0.05）高于未添加秸秆处理（0.00 ~ 0.13 mg kg?1 d?1）,未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄排放主要集中于淹水培养的前80 d和60 d。未添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为0.04 ~ 4.45 mg kg?1,不同年限稻田土壤CH₄累积排放量差异不显著（P > 0.05）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为29.64 ~ 91.08 mg kg?1,显著高于未添加水稻秸秆处理（P < 0.05）,且12 a和35 a土壤CH₄累积排放量显著高于0 a、62 a和85 a（P < 0.05）。未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量与土壤有机碳、可溶性有机碳氮和铵态氮含量呈显著正相关（P < 0.01）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量还与土壤β-葡萄糖苷酶活性呈显著负相关（P < 0.05）,土壤CH₄累积排放量增量也与土壤有机碳含量也呈显著线性正相关（P < 0.01）。水稻秸秆添加后土壤可溶性有机氮含量是影响土壤CH₄排放的直接因素,土壤可溶性有机碳和铵态氮含量及β-葡萄糖苷酶活性是影响土壤CH₄排放的间接因素。  结论  水稻秸秆添加显著促进了黑土不同种稻年限土壤CH₄排放,种稻年限越长,水稻秸秆添加后土壤CH₄排放量越少。本试验条件下,黑土种稻年限大于35年时,水稻秸秆还田带来的土壤CH₄排放量相对较小。     

稻田CH4和N2O排放对大气CO2浓度升高响应的研究进展

大气CO₂浓度升高是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响陆地生态系统碳氮循环。阐明稻田生态系统CH₄和N₂O排放对大气CO₂浓度升高的响应及其机制,是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分。本文综述了国内外不同大气CO₂浓度升高模拟技术平台条件下稻田CH₄和N₂O排放的响应规律,进一步讨论分析了大气CO₂浓度升高影响CH₄和N₂O排放的相关机制,并展望了今后稻田CH₄和N₂O排放对大气CO₂浓度升高响应的主要研究方向,以期为应对全球气候变化提供理论依据和技术支撑。     

增温与干旱双重变化对若尔盖泥炭CH4排放的影响

若尔盖泥炭地经历了长期人为排水,未来又面临着强烈的变暖干旱,会对泥炭地CH₄排放产生复杂影响。在若尔盖选取了近自然和长期人为排水两种泥炭地类型,采集1 m深泥炭柱,采用室内环境控制试验,设定不同的氧气、水分和温度条件,探索这两种典型泥炭地的泥炭CH₄排放对增温与干旱双重变化的响应差异。结果表明:(1)由于水位降低和泥炭有机物质量下降,长期排水泥炭地的中下层泥炭(20—80 cm)CH₄累积排放量显著低于近自然泥炭地。(2)两种泥炭地的表层和深层泥炭CH₄排放都对升温不敏感,而中下层泥炭的CH₄累积排放量从5℃到15℃显著增加。(3)模拟增温10℃同时干旱水位降低20 cm条件下,中层泥炭受到了温度、水分和氧气变化的叠加影响,CH₄排放变化最剧烈。(4)最终整个1 m深泥炭近自然泥炭地高温低水位的CH₄总排放量为(204.29±15.13)μg/gC,比其低温高水位显著升高66.43 μg/gC(约48%); 排水泥炭地高温低水位的CH₄总排放量为(75.64±9.41)μg/gC,比其低温高水位升高11.95 μg/gC(约19%)。综上,升温干旱气候会对若尔盖泥炭地的有机碳稳定性造成破坏性影响,会集中导致中层泥炭CH₄排放的剧烈变化,可能最终使本区域CH₄排放量显著提高。     

水分管理对水稻生长期CH4排放的影响

通过温室盆栽试验研究相同施肥条件下,不同水分管理(持续淹水,分蘖肥后提前烤田、正常烤田和推迟烤田)对水稻生长期CH4排放的影响。结果表明,对烤田处理而言,CH4的排放峰值出现在烤田期间,在此期间CH4排放量占季节排放量的38.75%～52.21%。烤田初期出现排放高峰,然后急剧下降,烤田结束前接近于零;水稻生长后期干湿交替阶段只有少量CH4排放。提前烤田、正常烤田和推迟烤田3个处理水稻生长期CH4平均排放通量依次为0.86、0.96、1.45mg/(m2·h),烤田开始越晚,CH4排放越多。土壤Eh是影响不同烤田处理水稻生长期CH4排放的主要因素。持续淹水处理水稻移栽30天后的CH4排放通量与土壤温度呈显著性相关(r=0.682**,p<0.01)。持续淹水处理CH4排放通量是烤田处理的12～20倍。     

太湖地区不同集约化栽培模式下稻田CH4排放

采用静态暗箱—气相色谱法对太湖地区水稻生态系统甲烷(CH4)排放进行田间原位观测,共设置无氮(NN)、常规(FP)、增产增效(YE)(增产10%～15%,氮肥利用率(NUE)提高20%～30%)、再增产(HY)(增产30%～40%)、再增效(HE)(NUE提高30%～50%)和保产增效(IE)(产量不变,NUE提高20%～30%)六种不同的栽培模式。结果表明,稻田CH4排放具有明显的季节变化,在水稻生长期间先升高后降低,从水稻移栽至抽穗期CH4排放通量占全生育期的93%～98%。不同栽培模式间CH4累积排放量差异显著(p<0.05),HY处理高达258.8 kg hm-2,显著高于未施有机肥各处理;单位稻谷产量CH4排放量差异不显著,平均为CO2 0.60 kg kg-1,提高稻谷产量的模式不会显著影响CH4排放;其中YE处理单位稻谷产量CH4排放量最低,为CO2 0.49 kg kg-1,可以同时实现增产、增效和减排,值得推广。     

中国稻田CH4排放量估算研究综述

稻田是大气CH4的重要排放源,对中国稻田CH4排放量做出准确估算是中国CH4研究的主要目的之一。估算稻田CH4排放的方法主要有四种:根据田间测定结果或特定的排放系数和该值代表的稻田面积外推计算;将水稻的净初级生产力(NPP)的折算系数与模型相结合进行估算;根据新投入到土壤的有机碳量或原有土壤有机质碳折算;机理模型计算。其次,还有模型与GIS技术、其他方法相结合估算。稻田CH4排放在空间和时间尺度上的变异性是估算结果不确定性的主要驱动因素。统计分析显示中国稻田CH4排放量为8.4(7.2～9.5)Tga-1。     

不同种类秸秆还田对单季稻田CH4排放和功能微生物丰度的影响

【目的】阐明稻田土壤CH₄排放及其相关功能微生物对不同种类秸秆施用的响应机制,为稻田生态系统CH₄排放预估和减排措施的选择提供理论依据。【方法】以太湖地区典型单季稻田的原柱状土为研究对象,通过设置温室栽培试验,同步监测水稻秸秆(RS)、小麦秸秆(WS)、玉米秸秆(MS)施用模式下水稻各生长期CH₄排放通量、水稻产量、土壤微生物量碳氮含量等因子,定量化研究CH₄排放相关菌群及功能基因的群落丰度。【结果】与对照相比,RS、WS和MS处理下水稻生长期CH₄排放量分别增加289.65%、263.30%和344.43%,单位水稻产量CH₄排放量分别增加210.40%、182.35%和282.80%。水稻生育期中,土壤产CH₄菌(mcrA)群落丰度呈现上升趋势而CH₄氧化菌(pmoA)呈先上升后下降趋势。与对照相比,拔节期RS处理显著增加细菌16S rRNA和pmoA基因拷贝数,成熟期WS处理显著增加mcrA拷贝数,而MS处...     

土壤水分状况对CH4氧化,N2O和CO2排放的影响

实验室培育试验表明，土壤氧化ＣＨ４，排放Ｎ２Ｏ和ＣＯ２的最佳水分含不量。水稻土氧化ＣＨ４的最佳水分含同于半干旱草地土壤，均接近于土壤环境常年水分含量。水稻土Ｎ２Ｏ排放量随着水分含量的下降而增加，半干旱草地土壤则随着水分含量的下降而减少，表明背离土壤环境上水分含量越远，Ｎ２Ｏ的排放量越大。因而，ＣＨ４氧化和Ｎ２Ｏ排放对土壤水分含量的反应呈极显著的负相关性。ＣＯ２排放的最佳水分含量接近或高于ＣＨ４氧化     

冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4产生、氧化和排放的影响

有机肥施用和土壤水分管理是影响稻田CH4排放最重要的2个因素。本文通过室内培养和田间试验研究了冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4的产生、氧化和排放的影响。结果表明:淹水混施处理CH4产生潜力在水稻移栽后35和51天显著大于淹水不施肥处理(p0.05),其余时间则无显著差异(p0.05);冬季秸秆还田对CH4氧化潜力无显著影响(p0.05),水稻生长期土温和稻田施用氮肥可能是较其更重要的影响因素;淹水混施处理CH4平均排放通量(CH426.7mg/(m2·h))显著大于淹水不施处理(CH420.3mg/(m2·h))(p0.05)。     

烤田对种稻土壤甲烷排放的影响

本文通过温室盆栽试验研究了烤田对种稻土壤甲烷排放的影响。在水稻移栽后的第４３天和１０２天各烤田一次,持续时间分别为２８和１１３小时。结果表明种稻土壤在开台田后前１６和４２小时内有大量甲烷排放,且在烤田后不久土壤呈微干松软状态时出现甲烷排放高峰。随着烤田的延续,至土壤呈干裂状态时甲烷排放通量降为零,烤田能促进土壤闭蓄态甲烷的排放,烤田期间甲烷排放量点水稻生长期甲烷排放总量的５．９６％～１０．０５％。     

尿素施用对稻田土壤甲烷产生、氧化及排放的影响

通过田间和培养试验研究了不施尿素(N0kg/hm2)和施用尿素(N300kg/hm2)对水稻生长期稻田土壤CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻全生育期内,施用尿素降低土壤CH4产生潜力,并推迟其达到最大值的时间;尿素作为基肥和穗肥施用抑制土壤CH4氧化,而作为分蘖肥施用短暂地促进然后抑制土壤CH4氧化;施用尿素降低稻田CH4排放量。施用尿素通过同时影响CH4产生潜力和氧化潜力来影响稻田CH4排放。     

麦季稻秆施用对后续稻季CH_4产生氧化及排放的影响

通过室内培养和田间试验研究了2007年麦季稻秆施用对2008年稻季CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻生长前期,稻秆还田处理的CH4氧化潜力仅在水稻移栽后19 d时表现为显著高于稻秆不还田处理,而两处理的CH4产生潜力与排放通量均无显著差异;水稻生长中期,两处理的CH4氧化潜力无显著差异,稻秆还田处理的CH4产生潜力及排放通量均显著高于稻秆不还田处理,其中稻秆还田处理的CH4产生潜力是稻秆不还田处理的2~4倍;水稻生长后期,两处理的CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量均无显著差异。CH4排放主要发生在水稻生长中期。水稻全生育期内,稻秆还田处理的CH4排放总量为稻秆不还田处理的1.4倍。     

氢醌、双氰胺组合影响稻田甲烷和氧化亚氮排放研究进展

稻田是大气中CH4和N2O的重要来源。大量氮肥的施入不仅影响稻田CH4和N2O排放,且易造成NH3挥发、NO2-和NO3-淋溶及N2O、N2等形式的氮损失。脲酶抑制剂和硝化抑制剂通过缓解尿素水解及抑制硝化反硝化反应减少稻田N2O排放量,但对稻田CH4产生排放的影响报道不一。脲酶抑制剂氢醌(HQ)和硝化抑制剂双氰胺(DCD)是近年来研究较多的组合。本文试图在前人研究的基础上,综述HQ和DCD的基本性质及作用机理,总结HQ/DCD组合在稻田生态系统的应用状况、使用效果及存在问题,并特别讨论了HQ/DCD施用对稻田CH4排放的影响机理,旨在为合理使用脲酶/硝化抑制剂、有效减缓稻田温室气体排放和提高氮肥利用率等方面提供理论依据。     

Elevated atmospheric CO2 reduces CH4 and N2O emissions under two contrasting rice cultivars from a subtropical paddy field in China

Elevated CO₂(eCO₂) and rice cultivars can strongly alter CH₄ and N₂ O emissions from paddy fields.However,detailed information on how their interaction affects greenhouse gas fluxes in the field is still lacking.In this study,we investigated CH4 and N₂ O emissions and rice growth under two contrasting rice cultivars(the strongly and weakly responsive cultivars) in response to eCO₂,200 μmol mol^-1 higher than the ambient ...     

下辽河平原潮棕壤撂荒地和人工林N2O、CH4排放研究

采用静态箱(暗箱)气相色谱法对下辽河平原潮棕壤撂荒地和人工林N2O、CH4排放进行了为期1年的原位测量,同时测量了土壤温湿度、气温,土壤NO3-N、NH4 -N含量等相关因子.结果表明,在观测期间内人工林地土壤的N2O排放通量明显高于撂荒地.撂荒地是大气CH4的源,而人工林则是CH4的汇.对人工林的观测结果表明,N2哦O排放与CH4排放之间存在负相关关系(R2=-0.351,p＜0.05,n=36);而撂荒地两种气体排放之间无明显相关关系.N2O排放通量和温度变化有很好的相关性.当土壤含水量在200 g/kg以上时,土壤含水量与CH4气体排放具有较好的正相关关系.