不同栽培模式下双季稻产量形成特点与温室气体排放差异的初步..研究

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1、1研究进展温室气体，一般是指大气中那些太阳短波辐射可以自由通过，同时强烈吸收地面和空气放出的长波辐射，对地表有一种遮挡保温作用的气体。目前探明的主要温室气体有二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N20)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)六种。由全球3000多名专家完成的政府间气候变化专业委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange，简称IPCC)第4次评估报告表明【16】：农业已成为温室气体的主要排放源之一，据估计，全球范围内由农业生产活动排放的甲烷，占由人类活动造成甲

2、烷排放总量的比例高达50％，氧化亚氮高达60％，如果不实施额外的农业政策和有效的低碳技术，预计至U2030年，农业源甲烷和氧化亚氮的排放量将会继续大幅增加，可能会比2005年分别增力160％和35～60％。可见，减少农业源温室气体排放，是控制全球气候变化的重要举措。本文对农业源温室气体(稻田甲烷和氧化亚氮)研究进展综述如下：1．1稻田甲烷和氧化亚氮产生途径1．1．1稻田甲烷产生途径及其代谢过程稻田土壤中甲烷的产生主要通过H2／C02还原和乙酸(CH3CoOH)发酵而来，反应式为【17】：CH3COOH'-+CH4+C02(1)C02+4H2--}C

3、H4+2H20(2)根据公式(1)和(2)，可推出：4H2+CH3COOH—}2CH4+2H20(3)理论上，由乙酸发酵产生的甲烷占甲烷总产生量的66．7％，由C02／H2还原产生的甲烷占总甲烷产生量的33．3％。与Conrad等的研究结果一致【18】。稻田甲烷代谢过程中，主要包括甲烷的产生、氧化、传输和排放四个阶段。稻田甲烷产生阶段，主要发生在稻田的土壤耕作还原层(即土壤表层以下2"---'20cm)，并以乙酸发酵和C02／H2还原途径为主。有研究表明，因土壤类型等因素存在着差异，这两种途径对稻田甲烷产生的贡献率存在显著差异【19】。稻田甲烷氧化

4、阶段主要发生在水土交界面或植株根际周边，以有氧氧化过程为主【201，也是受多因子综合影响‘21。221。稻田甲烷传输阶段是目前通过研究发现最能控制稻田甲烷排放的环节，水稻移栽后，生长不同栽培模式下双季稻产量形成特点与温室气体排放差异的初步研究初期稻田甲烷排放主要以气泡传输为主，当水稻生育期进行到生长旺盛期后，稻田甲烷排放主要以植株体内甲烷传输为主，稻田甲烷通过扩散传输方式排放减小【231。1．1．2稻田氧化亚氮产生的机理稻田土壤中氧化亚氮的产生主要是指i通过土壤微生物的参与，通过硝化和反硝化作用产生，参照相关的一些资料可以得出以下作用过程【24粕】

5、：硝化作用：NH4+_H2NOH_NOH_N02’_N03。_(NO)或N20反硝化作用：N03-一N02。一(NO)一N20_N2上述反应中，一氧化氮是否作为中间产物产生还存在争议。基于大家对稻田土壤中氧化亚氮产生机理有着不同理解，导致不同的硝化过程有着不同表达方法，宋文质等【27】文中就有不同表述，但稻田氧化亚氮作为中间产物产生是毫无疑问的的。在有氧条件下，稻田一氧化氮与氧化亚氮的产生主要通过硝化作用完成，而硝化作用的进程受土壤的湿度、温度、pH以及NH4+浓度的影响【28。01。1。2影响稻田甲烷和氧化亚氮排放的因素1．2．1影响稻田甲烷排放

6、的因素1．2．1．1土壤质地作物种植土壤质地的不同，稻田甲烷排放量存在着明显的不同，有研究表明，粘质稻田土壤甲烷的排放量明显小于壤质稻田甲烷排放量【3l】。1．2．1．2土壤温度意大利研究人员通过对稻田甲烷排放进行研究发现，当温度从20。C增加到35℃后，稻田甲烷排放量增加近1倍。适宜产甲烷微生物活动的温度范围在30-40。C之间，在此范围内，随着土壤温度的升高，甲烷的排放量也随着上升p21。有研究表明，在我国，当5cm深处土壤的温度从18"C上升到3l℃时，稻田甲烷排放量将快速增加【33】。王明星等通过研究发现：稻田甲烷氧化率和温度表现为正相关关

7、系，土壤氧化甲烷的最适合温度范围是在25-35。C之间，当温度超过37。C时，绝大多数甲烷氧化菌都会停止活动【341。1．2．1．3土壤水分土壤常时间淹水是导致稻田甲烷大量排放的一个重要原因，土壤含水量的细微变化都会明显影响稻田甲烷的排放情况。李克让等通过研究发现，当田间土壤含水量范围在15％～22％之间时，将大大增加稻田甲烷的氧化能力。当土壤含水量达到很高时，比如当水稻田处于淹水状态下，稻田甲烷排放量将会迅速增加【3引。有研究表明，当土41研究进展壤处于不同水分含量时，其温室气体排放情况差异明显【361。有研究发现，稻田土壤含水量是衡量稻田甲烷氧

8、化变化的一个重要指标【371。1．2．1．4土壤C、N含量和施肥Singh等通过研究发现：土壤吸收大气甲烷和土壤全碳氮比间