稻田CO2、CH4和N2O排放及其影响因素

采用静态箱(暗箱)-气相色谱法对稻田CO2、CH4和N2O排放进行田间原位测量.植株参与的稻田CO2排放季节变化与温度的季节变化一致,气温(土温)是主要驱动因子;而土壤水分状况是稻田CH4、N2O排放和无植株参与的稻田CO2排放季节变化的主要驱动因子.稻田非淹水期N2O和CO2排放与土温、气温呈极显著指数正相关(p＜0.001),两气体之间亦呈极显著线性正相关关系(p＜0.001).水稻植株自养呼吸和土壤呼吸的温度系数(Q10)分别为2.17和1.68.稻田CO2排放与水层深度呈弱的负相关关系(p＜0.05).无植株参与的稻田CO2、CH4和N2O季节平均排放速率分别为198.35±34.00mg/(m2·h),0.63±0.29mg/(m2·h)和169.57±75.30μg/(m2·h),而在植株参与下3者季节平均排放速率分别为1133.51±51.16 mg/(m2·h),1.39±0.20mg/(m2·h)和231.48±35.09μg/(m2·h).碳收支模拟计算结果表明,稻田生态系统表现为对大气中碳的净吸收.     

稻田CO2通量对光强和温度变化的响应特征

采用涡度相关法对我国亚热带稻田生态系统CO2通量进行了连续监测,并对CO2通量随光强和温度变化的响应特征进行了分析.结果表明,白天稻田生态系统CO2通量对光强的响应过程可以用直角双曲线方程进行描述.随光强的增加,CO2通量(绝对值)呈增加趋势,当光强大于1 000μmol/(m2·s)时,CO2通量变化比较稳定.早、晚稻间以及不同生育期水稻的光量子利用效率和最大光合速率存在一定的差异.晚稻的光量子利用效率(0.046 5～0.099 9 μmol/μmol)高于早稻(0.0176～0.0541μmol/μmol),并以水稻生长旺盛期的光量子利用效率和最大光合速率最高.夜间稻田生态系统呼吸速率随土壤温度的升高呈指数增加,5 cm土层温度可以作为反映稻田呼吸速率变化的温度指标.早稻生长季生态系统呼吸对温度的变化明显较晚稻生长季更为敏感.     

广州地区稻田甲烷排放通量研究

1993～1994年连续2a在广州东郊采用自动采样和气相色谱分析系统测量了稻田甲烷的排放率,首次获得了华南地区赤红壤类型稻田甲烷排放特征和排放通量?结果表明:广州地区稻田甲烷排放率的日变化和季节变化随气温?灌溉状态及水稻不同生长期而变化,早稻甲烷平均排放量为1.6mg/(m2·h);晚稻为1.25mg/(m2·h),排放率较国内其他观测点低?在当地常规干湿灌溉方式下,估算得到广东和广西两省稻田甲烷排放总量约为0.26Tg/a?      

亚热带稻田生态系统CO2通量的季节变化特征

为估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度及其对大气CO2浓度变化的贡献,研究了稻田生态系统与大气间CO2交换通量的季节变化特征及其影响因素.采用涡度相关技术对我国亚热带稻田生态系统CO2交换通量进行了连续监测,在数据剔除、校正和差补的基础上,对瞬时CO2通量值进行计算求得日CO2通量值和年CO2通量值,并对CO2通量季节变化及其与主要气象因子的关系进行了探讨.结果表明,稻田生态系统光合吸收CO2通量(GPP)、呼吸排放CO2通量(Reco)和净吸收CO2通量(NEE)的季节变化均呈6～9月较高,1～5月和10～12月较低的对称分布.其中5～9月水稻生长时期的NEE总量占年总量的80%以上,对年NEE总量起决定性作用.光合有效辐射(PAR)和日平均气温(Ta)是GPP与NEE季节变化的最主要影响因子,二者与GPP和NEE分别存在显著的二元线性关系.年净吸收CO2总量为2475.6g/(m2·a),这表明我国亚热带稻田生态系统是大气CO2的汇.     

淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量年际变化及其对氮输入的响应

利用静态暗箱-气相色谱法自2002～2004年连续3a观测了三江平原淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O 3种主要温室气体排放特征及外源氮素输入条件下温室气体通量的变化.结果表明,三江平原CO2、CH4和N2O 3种主要温室气体排放具有明显的季节及年际变化规律.其中生态系统呼吸CO1排放的最大值[779.33～965.40 mg·(m·h)-1]出现在7、8月份,CH4通量最大值[19.19～30.52 mg·(m·h)-1]出现在8月,N2O通量最大值[0.072～0.15 mg·(m·h)-1]出现在5月和9月,3种温室气体通量最小值CO2为2.36～18.73 mg·(m·h)-1;CH4为-0.35～0.59 mg·(m·h)-1;N2O为-0.032～-0.009 mg·(m·h)-1大都出现在冬季,且冬季淡水沼泽湿地表现为N2O的吸收.对气候因子的分析发现,温度条件是影响淡水沼泽湿地温室气体排放通量季节性变化的主要因子,而降水和积水水位变化是影响其排放年际变化的关键因素,特别是降水对CH4排放通量的影响较其它2种温室气体更显著,且冬季雪融水对夏季CH4的排放起重要作用.CO2和CH4排放与土壤温度(5cm)呈显著的指数相关关系,而N2O排放通量与土壤温度和水深相关性不显著.氮输入促进了三江平原CO2、CH4和N2O3种主要温室气体的排放,与对照处理相比,其排放通量分别升高了34%,145%和110%.     

人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地N2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法和浮箱-气相色谱法,分别对闽江河口潮间带短叶茳芏(Cyperus malaccensis var. brevifolius)湿地、互花米草(Spartina alterniflora Loisel)入侵斑块湿地、输入养分的短叶茳芏湿地和踩踏形成的裸露湿地N2O通量进行测定,以研究不同的人为干扰方式对短叶茳芏湿地N2O通量的影响.结果表明:互花米草入侵斑块N2O通量[15.37μg/(m2·h)]低于短叶茳芏湿地[18.77μg/(m2·h)],互花米草入侵降低了短叶茳芏湿地的N2O排放,互花米草入侵的减排作用与潮汐关系密切,而与植物生长季节关系不明显;养分输入显著增加了短叶茳芏湿地N2O排放.秋季,养分输入后,短叶茳芏湿地N2O排放平均值为163.72μg/(m2·h),春季,养分输入后,高潮淹水时和高潮无淹水时,短叶茳芏湿地N2O排放平均值分别为227.62μg/(m2·h)和1178.64μg/(m2·h),极显著高于对照,高潮淹水时N2O排放峰值出现较高潮无淹水时早,N2O通量远低于高潮无淹水时;踩踏形成的裸露湿地N2O平均通量为-0.76μg/(m2·h),表明踩踏降低了短叶茳芏湿地N2O通量,但降低程度因植物的生长季节和潮汐环境的差异而不同.     

稻鸭复合系统的温室气体排放及其温室效应

利用密闭箱技术和碱液吸收法.通过田间试验研究了稻鸭复合系统土壤CH4、N2O和CO2的排放规律及其温室效应.结果表明:①在水稻生长期间,CH4分别在分蘖期和抽穗期出现2个排放高峰.平均排放通量养鸭处理为(7.68±0.74)mg·m-2·h-1.常规淹水稻田(对照)为(9.53±0.40)mg·m-2·h-1;N2O排放通量呈现出在稻田淹水期间保持较低值,在稻田落干后迅速升高的趋势,平均排放通量养鸭处理为(0.092±0.073)mg·m-2·h-1,对照为(0.082±0.074)mg·m-2·h-1;而CO2的排放则在分蘖期和成熟期田面水逐渐落干后呈现2个排放峰,养鸭处理和对照的平均排放通量分别为(121.20±4.21)mg·m-2·h-1和(107.53±3.92)mg·m-2·h-1.②稻田养鸭显著地降低了CH4的排放.水稻整个生育期间排放量为18.41 g.m-2,比对照减少19.3%;而显著地提高了N2O的排放,整个生育期间排放量为0.2 g·m-2,比对照增加了10%;养鸭稻田土壤CO2的总排放量为273.66 g·m-2,对照为245.73 g·m-2,两者之间没有显著性的差异.③CH4是引起稻田温室气体综合温室效应的主体,其贡献率在60%左右,相对于常规稻作,稻田养鸭能有效降低甲烷的温室效应,使其温室气体的综合温室效应显著降低.说明在中国南部稻鸭共作是一个减缓全球温室效应的可行措施.     

炉渣与生物炭施加对福州平原水稻田温室气体排放的后续影响

为了探讨炉渣与生物炭施加对稻田温室气体的排放是否具有后续效应,于2015年早、晚稻秧苗移栽前对稻田进行施加生物炭(B)、炉渣(S)和生物炭+炉渣(混施)处理(BS),以不施加处理作为对照(CK). 2 a后(2017年)在早、晚稻生长期,分别测定了不同试验组稻田温室气体CO_2、CH_4和N_2O的排放通量.结果表明,在水稻生长期,对照、生物炭、炉渣和混施处理CO_2的平均排放通量分别为(1 723. 66±194. 56)、(1 245. 52±155. 05)、(1 140. 29±79. 68)和(1 055. 83±62. 13) mg·(m~2·h)~(-1),生物炭、炉渣和混施这3种施加处理CO_2的排放通量均比对照组有显著降低(P 0. 05),降低比例分别达27. 74%、33. 84%和38. 75%. CH_4的平均排放通量为(0. 45±0. 03)、(0. 40±0. 05)、(0. 36±0. 10)和(0. 25±0. 04) mg·(m~2·h)~(-1),各处理组与对照相比均降低了CH_4的排放通量,降低比例分别为11. 11%、20. 00%和44. 44%,但未到达显著差异(P 0. 05). N_2O在不同处理组的平均排放通量为(62. 47±27. 00)、(115. 09±30. 94)、(79. 75±24. 98)和(112. 68±23. 59)μg·(m~2·h)~(-1).与对照相比,各处理组均增加了N_2O的排放通量,升高比例分别达84. 23%、27. 66%和80. 37%.全球综合增温潜势表明,施加处理增加了早、晚稻稻田生态系统的综合增温潜势.说明,炉渣和生物炭施加处理2 a之后,对减排作用效果不明显.     

稻田灌溉河流CH4和N2O排放特征及影响因素

随着农业氮肥大量施用,大量碳氮营养物质以淋溶或径流形式进入周边灌溉水体,使其成为甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源.以我国东南部地区典型稻田灌溉河流为研究对象,于2014年9月至2016年9月连续两年原位观测表层水体CH4和N2O溶存浓度及其排放通量,旨在明确稻田灌溉河流CH4和N2O的排放特征、排放强度及其主要驱动因子.结果表明,观测期内c(CH4溶存)的年平均值为(390.57±43.95)nmol·L-1(92.80～1 577.54 nmol·L-1),c(N2O溶存)的年平均值为(40.23±3.20)nmol·L-1(10.05～75.40 nmol·L-1).CH4和N2O的排放通量(年平均)分别为(20.73±6.08)mg·(m2·h)-1和(34.30±7.12)μg·(m2·h)-1.CH4和N2O溶存浓度和排放通量整体上均呈现出春夏排放高,秋冬排放低的季节变化趋势.两年CH4累计排放总量为(3 876.30±1 153.96)kg·hm-2,N2O累计排放总量为(5.74±0.98)kg·hm-2.两者持续性全球增温潜势(SGWP,以CO2-eq计)平均为(87.99±15.73)t·(hm2·a)-1.CH4排放通量与水温、底泥可溶性有机碳(DOC)显著正相关,而与水体溶解氧(DO)显著负相关;N2O排放通量与水温、水中铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)显著正相关,而与水体DO显著负相关.该研究可为科学估算我国农业灌溉流域CH4和N2O排放总量提供数据支撑和重要参考.     

三江平原稻田CO2通量及其环境响应特征

基于涡度相关技术,于2004年生长季对三江平原稻田CO2通量进行了观测.结果表明,CO2通量日变化特征明显;月平均的CO2通量日变化幅度很大,6～9月,夜间最大净排放通量分别为0.23,0.23,0.18,0.12mg/(m2·s);白天最大净吸收通量分别为-0.14, -0.68, -0.66, -0.22mg/(m2·s).白天CO2通量的变化与光合有效辐射明显相关,并且逐月变化.利用摩擦速度(U*)的阈值进行筛选,夜间通量与温度之间无明显相关,同期观测的静态箱法结果表明,夜间通量与空气和土壤温度相关,整个生长季,生态系统从大气中吸收的C为5.30t/hm2.     

Characteristics of methane emission from wetland rice–duck complex ecosystem

The effects of rice–duck complex ecosystem on methane emission were investigated through two experimental approaches of plot and field experiments in subtropical region of China. Compared with conventional rice fields, the rice–duck ecological planting and breeding model significantly decreased the methane emission from paddy fields. Methane emission flux from rice–duck complex ecosystem presented distinct diurnal and seasonal variations. The diurnal variation in methane emission flux was basically consistent with daily temperature change, and methane emission flux reached a peak from 12 noon to 2 p.m. But the seasonal variation patterns of methane emission flux were not completely consistent between early rice and late rice. The peak of methane emission flux for early rice and late rice, respectively, appeared in the young panicle differentiation stage and the full tillering stage. Moreover, the seasonal fluctuation range of methane emission flux from early rice was smaller than that from late rice, and the total amount of methane emission from late rice also significantly higher than that from early rice. These results clearly indicate the possibility of reducing methane emission under wetland rice–duck complex ecosystem.     

Effects of cracks and some key factors on emissions of nitrous oxide in paddy fields

IntroductionNitrousoxide,N2Oisofenvironmentalimportancebecauseitcontributestoglobalwarmingandthedepletionofthestratosphericozonelayer(Smith,1982).Itsatmosphericconcentrationisstillincreasingatarateof025%—031%peryear(Rodhe,1990).SignificantsourcesofN2Oarefoundinterrestrialecosystemsasaresultofnitrificationanddenitrificationprocessinsoils(Bouwman,1993).Globally,anthropogenicactivityaccountsfor64%oftotalN2Oemissions,towhichagriculturecontributes92%(Duxbury,1982).Therearesomedifferencesbetwe…     

覆草旱作稻田CH4和N2O的排放

通过田间试验比较水稻覆草旱作常规施氮肥、覆草旱作推荐施氮肥和常规水作水稻全生育期内稻田土壤微量气体的排放.结果表明,旱作稻田N2O排放总量比水作稻田高1.5~3.7倍,在旱作覆草处理中常规施肥N2O排放较推荐施肥高2.4倍.水作稻田CH4排放总量比旱作稻田多5~6倍,而两旱作处理间差异不显著.水作稻田CH4的排放与水稻生育期关系密切,以分蘖盛期的2.2mg/(m2h)为最大;旱作稻田CH4的排放与施氮关系不明显.施氮是影响旱作稻田N2O排放的关键因素,每次施氮后,旱作稻田均会出现剧烈的排放高峰.水稻不同栽培方式的增温潜势的高低顺序为:覆草旱作常规施氮肥>常规水作>覆草旱作推荐施氮肥.     

不同农业管理方式对北京地区稻田甲烷排放的影响研究

1990年7月4日到9月28日,对北京朝阳区洼里乡的麦茬稻田甲烷排放进行了测定研究,取得了不同农业管理条件下的一些初步结果。其中按农民常规管理方式的麦茬稻田甲烷平均排放通量为17.5mg/(m2·h)。该值可代表北京地区一般麦茬稻田甲烷排放水平。实验表明,水稻田甲烷排放受到灌溉方式、施肥类型及用量、气温等多种因子的影响,其中农业管理措施的影响是显著的。在农民传统施肥方式下,采用间歇灌溉的方式,比传统的淹灌能有效地提高水稻产量并减少稻田甲烷的排放。      

鄂南4种典型土地利用方式红壤CO2排放及其影响因素

以湖北省咸宁地区分布的红壤为研究对象,采用静态箱法对4种典型土地利用方式（水稻-油菜轮作田,旱地,林地,果园）土壤CO₂的排放特征及其相关影响因子进行了观测研究.结果表明,4种利用方式土壤CO₂的年排放总量从高到低分别为水稻-油菜轮作田1 129 g/(m²·a),果园828 g/(m²·a),旱地632 g/(m²·a),林地533 g/(m²·a).土壤CO₂排放通量呈现明显的季节性变异,水田夏季淹水期排放低,而其它3种土壤都是夏季最高,春秋次之,冬季最低,并与对应的大气温度、土壤温度变化趋势基本一致.其中5 cm地温与4种土壤CO₂排放通量均成极显著的相关关系,且以林地的相关性最大.除水田外,其它土壤CO₂排放通量与大气温度均呈显著正相关关系.根据5 cm地温与CO₂排放通量的相关方程计算得出,4种利用方式红壤的Q₁₀分别为水田1.51,果园1.88,林地2.08,旱地2.7.土壤CO₂排放通量与土壤WFPS之间并没有明显的相关关系.土壤可溶性有机碳（DOC）含量与CO₂排放通量的变化趋势基本一致,且DOC在降水或淹水的情况下显著增大.     

Soil CO2 flux in relation to dissolved organic carbon, soil temperature and moisture in a subtropical arable soil of China

IntroductionCarbondioxide(CO2 ) ,concentrationofwhichinatmosphereisincreasingat 0 5%annually ,isthemostimportantgreenhousegascausingglobalwarming(Lal,1 995) .SoilCO2 evolutionfromsoilsisoneoftheimportantsourcesofatmosphericCO2 aswellasamainoutputpathwayofsoilorganiccarbonpool(SOC) (Eswaran ,1 993 ;Batjes,1 996;Mosier,1 998) .ApartfromcontributingCtotheatmosphere ,soilCO2 evolutioncanalsobeusedasanindexofunder groundprocesses,andoftheCcyclingcapacityofsoilecosystems.SoilCO2 evolutionge…     

Production and emission of phosphine gas from wetland ecosystems

Phosphine is a part of an atmospheric link of phosphorus cycle on earth, which could be an important pathway for phosphorus transport in environment.Wetland ecosystems are important locations for global biogeochemical phosphorus cycle.In this study, production and emission fluxes of free phosphine from four wetlands types in southern China were observed in different seasons.The results showed that the concentration of phosphine liberated from wetlands was at pg/m3-ng/m3 level.The emission concentrations of different wetlands followed the sequence:paddy field(51.83 ± 3.06) ng/m3 marsh(46.54 ± 20.55) ng/m3 lake(37.05 ± 22.74) ng/m3 coastal wetland(1.71 ± 0.73) ng/m3, the positive phosphine emission flux occurred in rice paddy field(6.67 ± 5.18) ng/(m2·hr) and marsh(6.23 ± 26.9) ng/(m2·hr), while a negative phosphine flux of(-13.11 ± 35.04) ng/(m2·hr) was observed on the water-air interface of Lake Taihu, suggesting that paddy field and marsh may be important sources for phosphine gas in atmosphere, while lake may be a sink of atmospheric phosphine gas during the sampling period.Atmospheric phosphine levels and emission flux from Yancheng marsh and rice paddy field varied in different seasons and vegetational zones.Both diffusion resistance in aqueous phase and temperature were dominating factors for the production and transportation of phosphine to atmosphere.     

青藏高原东部生态系统土壤碳排放

在青藏高原探讨不同生态系统碳平衡规律及其影响因子并揭示其对全球含碳温室气体变化的影响与响应,有重要的现实意义和理论价值。分别在海北高寒草甸生态站、贡嘎山森林生态站和拉萨农业生态站用静态箱法进行了土壤CO₂排放的试验研究。土壤CO₂排放速率日平均值为草甸215.87～329.68mgCO₂m^-2h^-1,森林713.72～2102.56mgCO₂m^-2h^-1,农田913.05～1135.83mgCO₂m^-2h^-1。土壤碳排放速率日变化,在农田和高寒草甸区表现为单峰型,均以地方时8∶00～16∶00最高,0∶00～8∶00最低。草甸、农田土壤碳排放随着牧草、作物生长发育的加速而逐渐增加,越接近成熟(或枯黄期)其值越低,林区以6～9月的生长旺季为最高。土壤碳排放与温度之间有较好的相关性,温度是影响土壤碳排放的重要因子,全球变暖有可能引起高原土壤碳排放的增加。