水分管理对稻田土壤CH4产生、氧化及排放的影响

水分是稻田CH4产生、氧化和排放最为重要的影响因素之一,但有关水分对稻田土壤CH4产生潜力、氧化潜力的大小及其季节变化影响的相关报道较少.分别通过室内厌氧培养试验、好氧培养试验和田间原位试验(位于江苏省句容市白兔镇),于2007年水稻生长期观测了2种水分管理方式(间隙灌溉和持续淹水)下种稻(水稻品种为华粳3号,Oryza sativa L.Huajing 3)土壤的CH4产生潜力、氧化潜力及排放通量.结果表明:烤田前,两处理土壤CH4产生潜力和氧化潜力的大小及其季节变化趋势一致,使得两处理CH4排放通量的大小及其季节变化趋势一致;烤田后,持续淹水处理土壤CH4产生潜力明显大于间隙灌溉处理,而CH4氧化潜力明显低于间隙灌溉处理,导致CH4排放通量显著高于间隙灌溉处理(p<0.05).烤田明显降低土壤CH4产生潜力,提高土壤CH4氧化潜力,故显著减少稻田CH4排放通量(p<0.05).水分管理通过同时影响CH4产生潜力和氧化潜力来影响稻田CH4排放.     

华南丘陵区农林复合生态系统早稻田CH4和N2O排放通量的时间变异

采用静态箱-气相色谱法对典型华南农林复合生态系统早稻田CH4和N2O排放进行田间原位测定,探讨早稻田两种温室气体的排放规律。结果表明,有植株参与稻田在水稻生长季节中CH4排放昼夜变化表现为双峰模态,收割后为三峰模态,CH4排放昼夜变化幅度比无植株参与稻田大。在测定期内有植株参与稻田CH4昼夜平均排放通量大小依次为:成熟期(1.96±0.33)>孕穗期(0.13±0.01)>收割后(-0.01±0.02)(mg.m-2.h-1)。有植株参与稻田在孕穗期CH4昼夜平均排放通量显著高于无植株参与稻田(P<0.01)。在测定期内有、无植株参与稻田CH4平均排放通量分别为0.85±0.28、0.14±0.09 mg.m-2.h-1。有、无植株参与稻田N2O昼夜平均排放通量没有显著差异。在测定期内有、无植株参与稻田N2O平均排放通量分别为118.07±50.97、15.65±21.56μg.m-2.h-1。CH4和N2O的排放无论是昼夜变化还是季节变化都与温度没有明显相关关系,其排放受稻田水分和养分状况的影响。水稻作物对CH4排放影响较大,对N2O排放影响不明显。     

水稻强化栽培体系的CH4排放特征

紫色土稻作区是川中丘陵区的主要生态系统类型,而水稻强化栽培技术因其巨大的增产潜力而日益受到关注和推广,为了解这一生态区域稻田强化栽培体系的碳过程,同时为中国紫色土地区稻田CH4排放总量提供数据依据,利用静态箱/气相色谱法原位观测水稻(Oryza Sativa Linnaeu)强化栽培体系CH4排放通量特征。结果表明:齐穗期和成熟期稻田CH4排放存在明显的日变化,曲线均为单峰单谷型;齐穗期的CH4排放速率明显高于成熟期;日变化峰值均出现在一天中温度较高的15:00,最低值均出现在在温度偏低的7:00—9:00。稻田CH4排放通量的季节变化存在2个排放高峰,分别出现在生长最为旺盛的拔节孕穗期和收获前期。地下5cm温度和气温是影响CH4排放的重要因素。常规栽培、强化覆膜及强化无膜在水稻整个生长期内CH4排放总量分别为292.332,283.533和208.422kg·hm-2,强化栽培比常规栽培CH4排放总量减少了3.0%～28.7%,但增产效果不显著。     

冬季淹水稻田CH_4产生、氧化和排放规律及其影响因素研究

采用静态箱/气象色谱法——田间原位观测和室内培养试验连续一年研究了冬季淹水稻田的CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量,以探讨冬季淹水稻田CH4产生、氧化和排放的季节变化规律及其影响因素。结果表明：0~251 d（d表示淹水后天数）,CH4产生潜力逐渐增大,到251 d达最大值,之后逐渐减小;0~204 d,CH4氧化潜力变化较小,但到235 d急剧增至最大值,随后逐渐减小;0~169 d,稻田几乎没有CH4排放,192 d才开始有较明显的CH4排放,到230 d达最大值,为80.2 mg.m-2.h-1,随后逐渐减小,331 d出现一个CH4排放高峰。全观测期内CH4排放量为69.9 g.m-2,其中非水稻生长期排放6.7 g.m-2,占总量的9.5%。全观测期内CH4产生潜力与土温及土壤Eh均无显著相关性;全观测期内CH4氧化潜力与土温极显著正相关（P〈0.01）,水稻生长期CH4氧化潜力与土壤中氨氮含量呈极显著正相关（P〈0.01）;全观测期内稻田CH4排放与土温和CH4产生潜力两个因素均显著正相关（P〈0.05）而与土壤Eh呈显著负相关（P〈0.05）。     

川中丘陵区稻田甲烷排放及其影响因素

利用静态箱/气相色谱法对川中丘陵区冬水田和水旱轮作稻田进行全生长季CH4排放观测。结果表明,水旱轮作稻田和冬水田CH4排放的季节变化峰值都出现在水稻生长中期,且都有1个典型的排放峰。分析讨论了温度、水稻生物量、耕作制度以及水稻栽培方式等因素对稻田CH4排放的影响。发现川中丘陵水稻生长季节5cm深处地温与稻田CH4排放通量呈显著正相关;水稻植株生长对CH4排放有重要作用;水旱轮作稻田CH4排放通量比冬水田低54.1%～65.1%;冬水田水稻采用强化栽培方式既可提高产量又可减少CH4排放。     

川中丘陵区稻田甲烷排放及其影响因素

利用静态箱／气相色谱法对川中丘陵区冬水田和水旱轮作稻田进行全生长季CH4排放观测。结果表明，水旱轮作稻田和冬水田CH4排放的季节变化峰值都出现在水稻生长中期，且都有1个典型的排放峰。分析讨论了温度、水稻生物量、耕作制度以及水稻栽培方式等因素对稻田CH4排放的影响。发现川中丘陵水稻生长季节5cm深处地温与稻田CH4排放通量呈显著正相关；水稻植株生长对CH4排放有重要作用；水旱轮作稻田CH4排放通量比冬水田低54．1％～65．1％；冬水田水稻采用强化栽培方式既可提高产量又可减少CH4排放。     

耕种方式对稻田甲烷排放的影响

通过田间试验研究了稻田2种土壤耕作强度(深翻耕和浅旋耕)和3种水稻栽培方式(直播、抛秧和插秧)下的CH4排放规律,以探讨稻田土壤耕作强度和水稻栽培方式对CH4排放的影响。结果表明,各水稻栽培方式下,深翻耕和浅旋耕稻田CH4排放季节变化趋势一致。土壤耕作强度对稻田CH4季节排放总量的影响受水稻栽培方式的制约:抛秧方式下,浅旋耕与深翻耕处理相比,稻田CH4排放量减少31.37%(P0.05);而直播和插秧方式下,2者CH4季节排放总量相当。水稻栽培方式显著影响稻田CH4排放季节变化规律:直播稻田CH4排放大致呈现"双峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较低;而移栽稻田(抛秧和插秧)CH4排放大致呈现"三峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较高。与深翻耕抛秧相比,深翻耕直播和深翻耕插秧稻田CH4排放分别减少23.31%和42.51%;而浅旋耕方式下,3种水稻栽培处理CH4季节排放总量相当。降低土壤耕作强度,以浅旋耕代替深翻耕,可以减少耕作对土壤的扰动,在一定程度上减少稻田CH4排放。与水稻移栽相比,水稻直播能够显著降低水稻生育前期CH4排放,具有一定的CH4减排潜力,但仍需加强中后期田间水分管理。     

冬作季节土壤水分状况对稻田CH_4排放的影响

温室盆栽试验表明,冬作季节土壤持续淹水处理（淹水）稻田平均ＣＨ４ 排放通量显著高于干燥处理（干燥）,前者是后者的５．５８ 倍（１９９６ 年）和４．１６ 倍（１９９７ 年）。冬作季节土壤水分状况明显影响土壤Ｅｈ 和ＣＨ４ 排放的季节变化。淹水处理土壤Ｅｈ 在整个水稻生长期皆处于适宜ＣＨ４ 产生的水平,所以整个水稻生长期皆有ＣＨ４ 排放（经历烤田后例外）,而干燥处理水稻移栽４２ ｄ 后土壤Ｅｈ 才降为负值,在此期间几乎没有ＣＨ４ 排放。     

控释肥对稻田CH4排放的影响

采用静态箱法研究了控释肥料和常规肥料处理对赤红壤稻田CH4排放的影响.结果表明①在水稻生长期间,相比对照(CK),不同肥料处理均促进了稻田CH4日排放,其影响顺序为Crf≥Scotts>Urea≥Com>CK;②在移栽后75d和90d时,各处理的水稻地上部干物质积累量与其CH4日排放通量间相关系数分别为0.8298和0.6539,均达极显著水平;③在水稻生殖生长期,各处理CH4阶段累积排放量占全生育期的32.60%~40.08%,其日排放通量在全生育期中居最高值,控制稻田CH4排放的最适时期应是水稻幼穗分化期;④相比复合肥,控释肥一次施用和尿素分次施用均显著地降低了全球增温潜势.图2表2参19     

辽河三角洲稻区近地层CH_4浓度与通量特征

为准确获取辽河三角洲水稻湿地CH4浓度与通量特征,分析水稻生长发育对CH4浓度与通量的影响,进一步估算稻田CH4排放量,基于采用涡度协方差法(Eddy Covariance Method,EC)获取的2013年4─10月辽河三角洲稻区近地层CH4监测资料,结合水稻生育期,分析了稻田CH4浓度与通量的时间变化规律。结果表明:水稻(Oryza sativa Linn)生长季内,近地层CH4的平均浓度是0.242 mmol·m-3,期间出现3个峰值,分别与泡田期、拔节-抽穗期和成熟期3个生育期相对应;CH4浓度较高时期,其日变化活跃,表现为日间浓度较低夜间浓度较高,日较差大,在其它浓度较低时期,日变化不大。CH4的月排放量在5月最大,为0.700 mol·m-2。CH4通量在水稻生长季内日平均为0.080μmol·m-2·s-1,通量峰值出现规律与浓度一致,其中泡田-移栽期较高,最高值出现在5月11日,为0.707μmol·m-2·s-1,返青期-分蘖期基本无CH4排放,拔节期-抽穗排放量再次升高,之后逐渐降低,在CH4通量较高时期,通量的日变化随气温升高而升高,温度达最大值之后逐渐降低。浓度与通量的日变化呈负相关关系。     

Effect of organic materials and rice cultivars on methane emission from rice field

A field experiment was conducted for two years on a sandy loam (Typic Ustochrept) soil of Punjab to study the effect of organic materials and rice cultivars on methane emission from rice fields. The methane flux varied between 0.04 and 0.93 mg m(-2) hr(-1) in bare soil and transplanting of rice crop doubled the methane flux (0.07 to 2.06 mg m(-2) hr(-1)). Among rice cultivars, significantly (p < 0.05) higher amount of methane was emitted from Pusa 44 compared to PR 118 and PR 111. Application of organic materials enhanced methane emission from rice fields and resulted in increased soil organic carbon content. The greatest seasonal methane flux was observed in wheat straw amended plots (229.6 kg ha(-1)) followed by farmyard manure (111.6 kg ha(-1)), green manure (85.4 kg ha(-1)) and the least from rice straw compost amended plots (36.9 kg ha(-1)) as compared to control (21.5 kg ha(-1)). The differential effect of organic materials in enhancing methane flux was related to total carbon or C:N ratio of the material. The results showed that incorporation of humified organic matter such as rice straw compost could minimize methane emission from rice fields with co-benefits of increased soil fertility and crop productivity.     

Elemental composition of Malawian rice

Widespread potential dietary deficiencies of calcium (Ca), iron (Fe), iodine (I), selenium (Se) and zinc (Zn) have been identified in Malawi. Several deficiencies are likely to be compounded by high phytic acid (PA) consumption. Rice (Oryza sativa) is commonly consumed in some Malawian populations, and its mineral micronutrient content is important for food security. The considerable irrigation requirements and flooded conditions of paddy soils can also introduce or mobilise potentially toxic elements including arsenic (As), cadmium (Cd) and lead (Pb). The aim of this study was to determine the mineral composition of rice sampled from farmers’ fields and markets in Malawi. Rice was sampled from 18 extension planning areas across Malawi with 21 white (i.e. polished) and 33 brown samples collected. Elemental composition was determined by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). Arsenic speciation was performed using high-performance liquid chromatography (HPLC)-ICP-MS. Concentration of PA was determined using a PA-total phosphorus assay. Median total concentrations (mg kg^?1, dry weight) of elements important for human nutrition in brown and white rice, respectively, were: Ca = 66.5 and 37.8; Cu = 3.65 and 2.49; Fe = 22.1 and 7.2; I = 0.006 and <0.005; Mg = 1130 and 265; Mn = 18.2 and 9.6; Se = 0.025 and 0.028; and Zn = 17.0 and 14.4. In brown and white rice samples, respectively, median PA concentrations were 5438 and 1906 mg kg^?1, and median PA:Zn molar ratios were 29 and 13. Concentrations of potentially toxic elements (mg kg^?1, dry weight) in brown and white rice samples, respectively, were: As = 0.030 and 0.006; Cd  ≤ 0.002 and 0.006; Pb = 0.008 and 0.008. Approximately 95 % of As was found to be inorganic As, where this could be quantified. Malawian rice, like the more widely consumed staple grain maize, contains inadequate Ca, I, Se or Zn to meet dietary requirements. Biofortification strategies could significantly increase Se and Zn concentrations and require further investigation. Concentrations of Fe in rice grain varied greatly, and this was likely due to contamination of rice samples with soil. Risk of As, Cd or Pb toxicity due to rice consumption in Malawi appears to be minimal.     

铜、砷在水稻－土壤体系中的迁移及其对水稻影响的研究

通过盆栽试验和现场布点试验，研究了铜、砷在水稻－土壤体系中迁移的规律。结果表明，该体系对铜、砷污染具有相当大的缓解作用；土壤中水溶性可交换态铜、砷含量很低；铜、砷主要累积在水稻根部；土壤中铜、砷相互有拮抗作用，确定土壤铜、砷临界值应考虑多因素综合作用。     

水分管理对重金属在水稻根区及在水稻中积累的影响

选取了酸性矿山废水污灌区重金属污染水稻土,通过盆栽试验,研究了不同水分管理条件（60%最大田间持水量,80%最大田间持水量,最大田间持水量,前期淹水＋抽穗扬花期烤田,全生育期淹水）下水稻根际土壤及其不同器官（稻根、茎叶和籽粒）中As、Cd、Cu和Zn的含量变化。结果表明：土壤水分含量对水稻根际土壤中As、Cu和Zn的含量影响不大。但显著影响水稻不同器官对这3种元素的吸收积累。随着土壤水分含量的增加,水稻根、茎叶和籽粒中As的含量都显著增加;Cu的含量则逐渐减少;水稻茎叶中Zn含量也逐渐减少,但水稻根和籽粒中Zn含量则变化不明显。抽穗扬花期拷田能显著降低As在水稻中的积累,显著增加水稻茎叶中Zn的积累;但不影响水稻各器官中Cu,以及水稻根和籽粒中Zn的含量。此外,虽然这3种重金属在土壤中含量均超标,但在水稻籽粒中含量只有Zn全部超标,而Cu则都不超标,因此,农作物的超标情况并不直接与土壤的重金属超标相联系。     

稻草还田与冬种马铃薯稻草覆盖对培肥地力的效果

在不同土壤种类、不同土壤肥力的田块进行了多点多年定点试验。经过连续三年早造稻草还田和冬种马铃薯稻草覆盖,4个试验点土壤有机质含量平均提高了0.182％,早晚稻、马铃薯每公顷产量分别提高了1305、1275、3765kg,表明稻草还田培肥地力效果显著,但不同土质的田块其效果有所不同。稻草还田、冬种马铃薯稻草覆盖与合理轮作和平衡施肥相结合将取得更好的效果。稻草还田的土壤肥力越来越高、连年增产,因此,稻草还田是改造中低产田的有效措施,应大力推广。     

源于大气的氟在水稻不同器官的分布及对糙米含氟量的影响

用开顶式熏气罩熏气的方法,研究了气源氟在水稻不同器官的分布及对糙米含氟量的影响。结果表明:气源氟主要分布于水稻叶片中,根含氟量不受气源氟的影响;籽粒含氟量取决于籽粒器官形成后空气氟浓度,与籽粒器官形成前的空气氟浓度无关;糙米氟含量与水稻抽穗齐穗后所暴露的氟剂量间呈极显著线性相关关系。     

稻草及稻草循环利用后的废弃物还田效益研究

本文针对中南丘陵水稻产区农田稻草经过稻草直接还田(鲜稻草)、稻草过腹还田(新鲜牛粪)、稻草栽培食用菌后还田(新鲜菌渣)、稻草产沼气后还田(新鲜沼渣)等几种主要的循环利用方式后的废弃物还田,结合化肥配施对水稻产量及土壤基本理化性状影响的研究,以期寻找一种既能达到有机废弃物的循环再利用,改善生态环境,又能够改良土壤理化性状并达到水稻丰产的目的.试验结果显示:相对于常规的化肥施用,几种有机废弃物还田加化肥配施均有利于土壤有机质(1.71%～6.98%),碱解氮(4.30%～15.05%),有效磷(11.22%～21.43%)等养分的提高;增加了土壤团聚体R0.25(干筛6.60%～8.74%,湿筛2.64%～45.06%)、平均质量直径(干筛26.91%～52.69%,湿筛4.55%～32.73%)及几何平均直径(干筛17.88%～35.56%,湿筛3.08%～6.15%);在产量方面,虽较常规施肥有所下降,但经济效益却是增加的,较常规施肥增收75.6元·hm2到1 057.0元·hm2,其中沼渣还田的增益率最高达8.59%.     

绿磺隆对水稻的残留危害剂量

用田间模拟试验法，研究了土壤中绿磺隆不同添加量与水稻危害剂量的关系。结果表明：稻田绿磺隆添加量超过０．３７５ｇ（ＡＩ）／ｈｍ￣２时，就可能对水用产生危害，在此用量水平下，绿磺隆在耕层土壤中的平均残留浓度为０．１７μｇ／ｋｇ，按此推算，麦田按正常用量的２倍量（３０ｇ／ｈｍ￣２）施用，在种麦期间绿磺隆在麦田土壤中的半衰期超过３２．１ｄ．即会对水稻产生危害。     

水溶性农药稻田流失特性研究

通过大田试验和测坑试验,研究了水溶性农药的稻田流失特性及其影响因素,在此基础上得到了杀虫单和乐果的稻田流失量。结果表明:杀虫单的稻田排水流失量为208.0g·hm-2,渗漏流失量为222.0g·hm-2,总流失量为其稻季用量的14.3%;乐果的稻田排水流失量为238.5g·hm-2,渗漏流失量为160.8g·hm-2,总流失量为其稻季用量的13.4%。     

水稻对UV-B辐射响应的敏感性差异

综述了UV-B辐射对水稻（Oryza sativa L.）的影响和水稻对UV-B辐射的抗性机制。UV-B辐射对水稻生长、叶片形态、生物量、产量、光合系统、病害等产生一定的影响。水稻对UV-B辐射的敏感性因子主要有CPD光解酶、UV-B吸收物质、抗氧化酶等。UV-B辐射使水稻叶片中产生了ROS,导致Rubisco酶降解,光合色素含量变化,抑制了光合作用,最终影响水稻籽粒形成和产量。水稻对UV-B辐射响应存在着品种差异,CPD光解酶编码基因的自然突变会引起水稻UV-B敏感性的差异,CPD光解酶活性是水稻对UV-B敏感性的关键因素。通过建立响应指数公式,对水稻UV-B响应敏感性的品种差异进行评估,存在品种差异的原因主要是基因、生长、生理、生育期和环境背景的差异。最后对UV-B辐射对水稻的影响、水稻对UV-B响应的差异及机理有待深入研究的方向进行了展望。