基于不同土壤数据单元法的DNDC模型对太湖地区水稻土CH4排放模拟研究

利用农业土壤痕量气体排放模型DNDC(DeNitrification-DeComposition),以整个太湖地区37个县234万hm2水稻土为例,分析了3种不同土壤数据单元法对CH4排放模拟的影响.其中,1∶5万图斑单元法土壤属性来自1∶5万土壤数据库,图斑为最小模拟单元;1∶5万"县级"单元法土壤属性也取自1∶5万土壤数据库,"县"为最小模拟单元;1∶1 400万"县级"单元法土壤属性取自国内同类研究使用最多的1∶1 400万土壤图和《中国土种志》,"县"为最小模拟单元.结果表明,虽然1∶5万图斑单元法大多数县的CH4排放量都在1∶5万"县级"单元法最大与最小值范围之间,但整个地区总排放量(以C计,下同)相差达到1 680 Gg;而1∶1 400万"县级"单元法CH4排放量与1∶5万图斑单元法相比,尽管整个地区总排放量只相差180 Gg,但各"县级"单元之间的估算差异却很大,这一方面说明了土壤数据的详细程度是保证地球生物化学模型模拟精度的重要因子,另一方面也说明在区域CH4排放量估算模拟中使用更详细的土壤资料是非常必要的.     

不同水分管理方式下水稻生长季N2O排放量估算：模型验证和输入参数检验

利用2005～2007年我国稻田N₂O排放通量的田间原位测定资料和国际上其它地区稻田N₂O报道结果,对作者建立的不同水分管理方式下水稻生长季N₂O排放估算模型进行了验证. 结果表明,持续淹水稻田N₂O排放的拟合结果与其他地区淹水稻田N₂O通量值相一致. 淹水-烤田-淹水的水分管理方式下,稻田N₂O排放的拟合值接近于国际上同类研究结果. 淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,稻田N₂O排放的估算模型对田间原位测定资料有很好的适切性. 为了检验模型输入参数的可信度,将本研究建立的有关我国水稻生产的相关资料数据库与以往研究报道结果进行了比较,结果表明,两者具有高度的一致性. 数据库资料表明,在20世纪50～70年代间,持续淹水稻田占20%～25%,大约75%～80%的稻田采用淹水-烤田-淹水的水分管理方式. 在20世纪80～90年代间,采用持续淹水,淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉水分管理方式的稻田分别约占12%～16%、 77%和7%～12%. 20世纪50年代水稻生长季平均每季总施氮量为87.49 kg·hm^-2,而90年代平均为224.64 kg·hm^-2. 其中,化学氮肥的施用量从20世纪50年代的37.4 kg·hm^-2增加到了90年代的198.8 kg·hm^-2,分别占水稻生长季氮输入总量的43%和88%. 在20世纪50～70年代间有机氮的输入量相对比较稳定,平均变幅在45.2～48.2 kg·hm^-2之间,随后逐步降低,有机肥料氮占氮输入总量的比例从20世纪50年代的52%降低到了90年代的9%. 作物残体N输入量从20世纪50年代的4.9 kg·hm^-2增加到了80年代的6.3 kg·hm^-2. 20世纪50～70年代水稻生长季氮肥施用量具明显的空间变异性,而80～90年代间其空间变异较小. 模型验证和输入参数检验的结果表明,该模型能较好地模拟我国不同水分管理方式下的稻田N₂O直接排放量.     

稻壳沸石的合成及其对磷酸盐的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用煅烧-水热合成法制备了合成沸石,运用XRD和SEM表征了合成沸石的特性,通过静态实验,研究了合成沸石对磷酸盐的吸附和脱附机理。结果表明:12 h后产物发现了Na P沸石的特征峰和亚晶结构,延长水热合成晶化的时间有利于沸石晶核的形成。沸石对磷酸盐的吸附机理符合伪二级模型,实测值与伪二级吸附动力学模型的拟合值相差在1.1%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而减小。升温有利于磷酸盐的脱附,MNa OH/P>8.0时(MNa OH/P为Na OH物质的量与吸附的磷酸盐物质的量之比),磷酸盐的脱附率可达82.9%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,拟合值与实测值相差在1.7%以内。     

水稻对土壤营养元素吸收系数及吸收限的研究

通过研究广东省江门市三个不同优质稻产地土壤中相同元素对水稻品质造成不同影响的特点,如都斛土壤中的N与水稻胶稠度呈正相关关系,而在牛江则呈较强负相关关系;都斛土壤中的Mo与水稻的不完善粒呈较强负相关关系,而在牛江则呈正相关关系。根据吸收系数与土壤营养元素关系,得出作物对营养元素的吸收限。当土壤能给作物提供足够的营养元素时,作物对土壤营养元素的吸收存在一个极限,土壤元素含量接近这个极限时,作物对元素的吸收达到饱和,对元素的吸收系数则低;当土壤营养元素供给能力不足时,作物对营养元素吸收能力较强,对元素吸收系数较高。通过对比各元素及指标与稻谷感官品质相关关系并评分,得出土壤营养元素含量越偏离水稻对营养元素的吸收限,则对水稻品质的影响越大的结论,由此解释了不同省份农业地质调查中农作物元素与土壤元素相关关系混乱甚至矛盾的问题,为水稻的施肥提供了科学合理的依据     

2种形态稀土在水稻幼苗体内的富集规律研究

研究Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ轻、中、重稀土离子和稀土－ＥＤＴＡ配合物２种不同形态稀土元素的根、茎叶中的富集规律,结果表明,在实验浓度范围内,水稻的根及茎叶对稀土元素的培养液叶中的稀土含量呈正相关;稀土的离子形态为根利用的有效形态,其在水稻幼苗中的分布为根〉茎叶,当以稀土－ＥＤＴＡ配合态存在时,其在根部富集明显低于离子态,在茎叶中富集则显著增大,显示出稀土－ＥＤＴＡ配合态为植物茎叶利用的有效形态。     

SO2、NO2、O3及其复合物对水稻体内乙烯释放的影响

乙烯是植物体内的一种内源激素,当植物受到环境污染时,体内乙烯的释放量将发生变化。本文主要报道了水稻受ＳＯ２,ＮＯ２,Ｏ３单一及其复合物熏气对体内乙烯释放的影响。结果表明,水稻受ＳＯ２,ＮＯ２,Ｏ３９单一及其复合物熏气后,体内乙烯释放量增加,在一定条件下反应出环境污染的程度,当Ｏ３浓度不变时,水稻体内乙烯释放量与ＳＯ２,ＮＯ２熏气浓度成正比,其中,Ｏ３＋ＳＯ２对水稻体内乙烯释放量的影响程度大于Ｏ３＋     

水稻土中胱氨酸分解产生含硫气体的研究

测定在室内培养情况下南京水稻土中挥发性含硫气体的释放．结果表明,该土壤中产生Ｈ２Ｓ、羰基硫（ＣＯＳ）和二甲基硫（ＭＤＳ）气体．当土壤中加入胱氨酸后,检测到甲硫醇（ＣＨ３ＳＨ）、二硫化碳（ＣＳ２）、ＣＯＳ、Ｈ２Ｓ和ＤＭＳ气体．除ＤＭＳ之外,这些气体的释放量随胱氨酸添加量增加而增加．据此推测,水稻土中胱氨酸的分解可能是ＣＨ３ＳＨ、ＣＳ２、ＣＯＳ、Ｈ２Ｓ等４种气体产生释放的来源之一．在厌氧条件（充氮淹水）下检测到的含硫气体低于好氧条件（普通大气淹水）．光照、ｐＨ值、土壤含水量等对含硫气体的释放量均有影响     

种植杂交稻对甲烷排放的影响及评价

早、中、晚稻三季24h稻田甲烷监测结果表明,种植杂交稻没有明显增进福田甲烷排放的作用．甲烷释放总量在3个种植季节中,除连作晚稻的杂交稻田比常规稻田高11．6％外,早稻、单季稻杂交稻田分别低于常规稻田6．4％和8．9％．稻田甲烷每周日平均释放量在水稻生长前期（移栽后5～7周）杂交稻高于常规稻,孕穗至收获期杂交稻低于常规稻．温度对甲烷释放影响十分明显．在不同水稻种植季节,稻田甲烷释放模式各不相同．经测定,杂交稻田的土壤产甲烷细菌数量及土壤产甲烷潜力明显高于常规稻田,其中产甲烷细菌数可相差数倍至2个数量级．试验结果还表明,种植水稻明显增加了稻田甲烷排放量,与侵水稻田相比．植稻田甲烷排放量增加了41．4％．     

污染稻、麦籽实中Cd、Cu、Pb的分布及其存在形态初探

采用组织化学及溶剂提取法研究了污染水稻、小麦籽实中Cd、Cu、Pb的分布及存在形态．结果表明,3种金属元素在水稻、小麦籽实各形态结构中的浓度具有明显不均一性,胚中浓度显著高于胚乳,颖壳,皮层中浓度也较高;糙米、麦粒中的Cd、Cu、Pb在去离子水、0.1mol EDTA、1％醋酸、2.5％　NaCl、0.2％NaOH、70％乙醇中的溶出比例有显著差异;综合2项试验结果可以看出Cd、Cu、Pb在籽实中主要与谷物成分结合形成配合物,其优势形态是蛋白质结合态．     

亚热带丘岗区雨养水稻初探

亚热带丘岗区降水丰沛 ,全年降水总量大于蒸发量。以试区为例 ,平均年降水量是蒸发量的1.32倍 ,每年 4～ 7月下旬降水在时间上的分布较为均匀 ,降水频数大 ,8～ 10月底 ,则会出现水分亏缺 ,降水频数少 ,时间上分布不匀。对于第一季水稻的生产 ,耕灌雨养 (天灌 )与传统的灌溉方式在产量形成方面没有多大的差异 ,最大减产率仅为传统灌溉方式总产量的 6.68% ,晚稻则会造成大量减产 ,减产率达 2 0 .98%。因此 ,考虑到在广大的亚热带丘岗区水分调蓄的特殊性 ,可针对区域内具体的水分条件适时插秧 ,充分利用天然降水完成第一季水稻的生产 ,第二季则可种植旱地作物以避开季节性干旱 ,这样既可以缓解水资源紧缺的矛盾 ,又可以节约因水稻灌溉带来的大量人力、物力和财力。