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CH4 emission features of leading super-rice varieties and their relationships with the varieties growth characteristics in Yangtze Delta of China.

长江三角洲主要超级稻CH4排放特征及其与植株生长特性的关系


采用盆栽试验研究了长江三角洲14个主要超级稻品种(6个粳型超级稻和8个籼型杂交超级稻)CH4排放特征及其与植株生长特性之间的关系.结果表明: 粳型和籼型超级稻全生育期CH4排放均呈双峰模式,排放峰值分别出现在分蘖盛期和孕穗期.粳型超级稻的平均CH4排放总量比籼型超级稻高37.6%(P<0.01),品种间排放差异主要出现在生长后期.虽然两种类型超级稻的CH4排放总量均与最大叶面积呈显著正相关,但CH4排放与其他生长特性的关系因品种类型而异.在株高上,粳型超级稻CH4排放总量与株高呈显著正相关,而籼型超级稻的相关不显著.在生产力上,籼型超级稻CH4排放总量与其总生物量、籽粒产量和收获指数呈显著负相关,而粳型超级稻的相关不显著.籼型超级稻CH4排放量低主要是由于其根系生物量显著高于粳型超级稻.

A pot experiment was conducted to study the CH4 emission features of fourteen leading super-rice varieties (six Japonica rice varieties and eight Indica hybrid rice varieties) and their relationships with the varieties growth characteristics in Yangtze Delta. Two distinct peaks of CH4 emission were detected during the entire growth period of the varieties, one peak occurred at fulltillering stage, and the other appeared at booting stage. The average total CH4 emission of Japonica rice varieties was 37.6% higher than that of the Indica hybrid rice varieties (P<0.01), and the differences in the CH4 emission between rice types occurred at the postanthesis phase. For all the varieties, there was a significant positive correlation between the total CH4 emission and the maximum leaf area, but the correlations between the CH4 emission and the other growth characteristics varied with variety type. The total CH4 emission of Japonica rice varieties had a significant positive correlation with plant height, while the correlations between the total CH4 emission of Indica hybrid rice varieties and their plant height were not significant. The total CH4 emission of Indica hybrid rice varieties had significant negative correlations with the total aboveground biomass, grain yield, and harvest index, but the correlations were not significant for Japonica rice varieties. The lower CH4 emission of Indica hybrid rice varieties was likely due to their significantly higher root biomass, as compared with Japonica rice varieties.


全 文 :长江三角洲主要超级稻 CH4排放特征
及其与植株生长特性的关系*
闫晓君1 摇 王丽丽1 摇 江摇 瑜1 摇 邓艾兴2 摇 田云录3 摇 张卫建1,2
( 1南京农业大学应用生态研究所, 南京 210095; 2中国农业科学院作物科学研究所农业部作物生理生态与栽培重点开放实验
室, 北京 100081; 3南京农业大学水稻研究所, 南京 210095)
摘摇 要摇 采用盆栽试验研究了长江三角洲 14 个主要超级稻品种(6 个粳型超级稻和 8 个籼型
杂交超级稻)CH4排放特征及其与植株生长特性之间的关系.结果表明: 粳型和籼型超级稻全
生育期 CH4排放均呈双峰模式,排放峰值分别出现在分蘖盛期和孕穗期.粳型超级稻的平均
CH4排放总量比籼型超级稻高 37. 6% (P<0. 01),品种间排放差异主要出现在生长后期.虽然
两种类型超级稻的 CH4排放总量均与最大叶面积呈显著正相关,但 CH4排放与其他生长特性
的关系因品种类型而异.在株高上,粳型超级稻 CH4排放总量与株高呈显著正相关,而籼型超
级稻的相关不显著.在生产力上,籼型超级稻 CH4排放总量与其总生物量、籽粒产量和收获指
数呈显著负相关,而粳型超级稻的相关不显著.籼型超级稻 CH4排放量低主要是由于其根系
生物量显著高于粳型超级稻.
关键词摇 气候变暖摇 粮食安全摇 温室气体摇 生产力摇 超级稻摇 长江三角洲
*国家“十二五冶粮食丰产科技工程项目(2011 号 BAD16B14)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项和南京农业大学青年科技创新基
金项目(KJ2012002)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zwj@ njau. edu. cn
2013鄄01鄄06 收稿,2013鄄07鄄06 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)09-2518-07摇 中图分类号摇 S181摇 文献标识码摇 A
CH4 emission features of leading super鄄rice varieties and their relationships with the varieties
growth characteristics in Yangtze Delta of China. YAN Xiao鄄jun1, WANG Li鄄li1, JIANG Yu1,
DENG Ai鄄xing2, TIAN Yun鄄lu3, ZHANG Wei鄄jian1,2 ( 1 Institute of Applied Ecology, Nanjing Agri鄄
cultural University, Nanjing 210095, China; 2Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Physi鄄
ology, Ecology & Production, Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Beijing 100081, China; 3 Institute of Rice, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Chi鄄
na) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(9): 2518-2524.
Abstract: A pot experiment was conducted to study the CH4 emission features of fourteen leading
super鄄rice varieties (six Japonica rice varieties and eight Indica hybrid rice varieties) and their re鄄
lationships with the varieties growth characteristics in Yangtze Delta. Two distinct peaks of CH4
emission were detected during the entire growth period of the varieties, one peak occurred at full鄄
tillering stage, and the other appeared at booting stage. The average total CH4 emission of Japonica
rice varieties was 37. 6% higher than that of the Indica hybrid rice varieties (P<0. 01), and the
differences in the CH4 emission between rice types occurred at the post鄄anthesis phase. For all the
varieties, there was a significant positive correlation between the total CH4 emission and the maxi鄄
mum leaf area, but the correlations between the CH4 emission and the other growth characteristics
varied with variety type. The total CH4 emission of Japonica rice varieties had a significant positive
correlation with plant height, while the correlations between the total CH4 emission of Indica hybrid
rice varieties and their plant height were not significant. The total CH4 emission of Indica hybrid
rice varieties had significant negative correlations with the total aboveground biomass, grain yield,
and harvest index, but the correlations were not significant for Japonica rice varieties. The lower
CH4 emission of Indica hybrid rice varieties was likely due to their significantly higher root biomass,
as compared with Japonica rice varieties.
Key words: climate warming; food security; greenhouse gas; productivity; super鄄rice; Yangtze Delta.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 9 月摇 第 24 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2013,24(9): 2518-2524
摇 摇 CH4是大气中仅次于 CO2的重要温室气体,单
位质量的 CH4在百年尺度上的增温潜势是 CO2的 25
倍[1] .稻田是大气 CH4的重要排放源之一,约占全球
CH4排放总量的 5. 3% ~19% [2] .水稻是我国最重要
的口粮作物,全国 60%以上的人口以稻米为主食.
随着人口增长和经济发展,我国的粮食需求仍将呈
现持续刚性增长.到 2030 年,我国的水稻产量必须
较现有水平提高 20% ,才能满足需求[3] . 在现有稻
田面积不减少的前提下,进一步提高水稻单产是确
保粮食安全的必由之路. 目前我国碳排放总量已居
世界首位,其中水稻种植每年排放 CH4达 7. 2 ~ 9. 5
Tg[4],有关我国稻田 CH4排放的问题倍受国际关注.
因此,在确保水稻持续增产的同时,能否实现稻田
CH4显著减排,是我国现代水稻生产面临的新挑战.
近年来,超级稻以其显著的产量优势在我国的
推广面积迅速增加,2011 年在全国的示范推广面积
达到 733 万 hm2,占全国水稻种植面积的 24. 7% [5] .
大量研究表明[6-7],与常规水稻相比,超级稻的增产
优势主要表现在叶面积指数较大、光合速率高、根量
大、根系活性强及物质生产力高等方面. 而 Lindau
等[8]研究发现水稻干物质量、根体积、根系干物质
量、分蘖数及产量均与稻田 CH4排放量呈正相关;黄
耀等[9]研究发现,水稻的物质生产力与稻田 CH4排
放量也呈正相关.因此,超级稻的生产力优势是否将
成为 CH4排放优势,成为学界和公众广泛关注的新
焦点.目前有关不同水稻品种 CH4排放特征及其与
植株生长特性的关系研究,大多集中在常规水稻品
种方面[10-11] .关于超级稻的研究主要集中在品种选
育[12]、产量和品质形成的生理生态机制及高产栽培
技术等方面[13-14],而有关其 CH4排放方面的研究较
少.至今,人们对超级稻的 CH4排放特征及其与植株
生长特性关系的认识尚不很清楚.长江三角洲是我国
的高产稻作区[15],超级稻发展迅速.为此,本研究收
集了该区域广泛种植的主要超级稻品种,监测不同类
型超级稻品种的稻田 CH4排放特征,并探讨了 CH4排
放与植株生长特性的关系,以期为长江三角洲及类似
区域的高产低碳稻作创新提供理论和技术支撑.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试水稻品种为近几年经过省或国家审定的长
江三角洲主要超级稻品种 14 个,包括 6 个粳型超级
稻(宁粳 3 号、扬粳 4038、新稻 18、淮稻 9 号、宁粳 1
号和武运粳 24),8 个籼型杂交超级稻(域优 084、新
两优 6 号、扬两优 6 号、丰两优香一号、徽两优 6 号、
中浙优 1 号、内 2 优 6 号和新两优 6380).所用种子
分别购自于相应的种子公司或来源于品种育成
单位.
1郾 2摇 试验设计
在 2011 年完成预备试验,掌握各品种的基本特
性之后,于 2012 年在南京农业大学南京牌楼试验基
地进行盆栽试验.盆高 22 cm,底部直径 19 cm.所用
土壤取自南京市南京农业大学江浦实验农场稻田土
壤,土壤 pH值为 6. 75,碱解氮为 96. 8 mg·kg-1,全
氮为 2. 1 g·kg-1,有机质为 30. 7 g·kg-1 .土壤晒干
后粉碎过筛(孔径为 3 mm),每盆装土 7 kg,并于 6
月 18 日加水浸泡.稻种于 5 月 27 日播种育秧,6 月
25 日移栽.每盆3穴,每穴1苗,每个品种种植15盆.
6月 23 日每盆施复合肥(N 颐 P2O5 颐 K = 12 颐 6 颐 7)
3郾 5 g作基肥,7 月 4 日每盆施尿素 1 g作分蘖肥.全
生育期保持浅水灌溉,并按照实际情况及时防治病
虫害,确保植株生长良好.
1郾 3摇 测定指标与方法
1郾 3郾 1 植株特性观测摇 在分蘖盛期、抽穗期、成熟期
每个品种取 3 盆,分别观测分蘖数,测定株高、叶面
积、地上部生物量、根系生物量和籽粒质量等指标.
其中根系取样方法为:取出整盆水稻根系,用自来水
小心清洗掉土壤和杂质,尽量获得完整根系.
1郾 3郾 2 温室气体观测摇 采用密闭静态箱法采集温室
气体[16] .采样箱为圆柱体,由 PVC 材料制成. 箱底
直径 30 cm,高度随植株高度而增加. 测定时,把水
注入箱体底槽,实现密封. 水稻移栽后第 12 天开始
采样,每个品种监测 3 盆. 每隔 7 d 采样 1 次,采样
时间固定在 9:00—11:00. 抽气时间分别为罩箱后
的 0、5、10、15 min,每次抽取 50 mL 气体样品.气体
样品用 Agilent 7890A气相色谱仪分析,标准气体由
国家标准物质中心提供. 气体排放率由 4 个气体样
品浓度值经线性回归分析得出. CH4排放通量计算
方法见文献[11],并以内插积分求和法计算全生育
期 CH4排放总量.
1郾 4摇 数据处理
试验结果均以 3 次重复的平均值表示,采用
Microsoft Excel 2003 软件对数据进行处理和绘图,
采用 SPSS 11. 5 统计软件中的单因素方差分析,使
91529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 闫晓君等: 长江三角洲主要超级稻 CH4排放特征及其与植株生长特性的关系摇 摇 摇 摇 摇
用 Pearson相关系数评价其相关性.图 2、图 3 和图 4
所用数据均为相对值.相对值计算方法:相对值 =单
个品种某个指标的观测值 /该类型所有品种该指标
观测值的平均值.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 稻田 CH4排放通量的动态特征
粳型超级稻和籼型杂交超级稻的 CH4排放通量
曲线均呈现双峰趋势,峰值分别出现在分蘖盛期和
孕穗期,季节变化特征相似(图 1).在分蘖期,随着
水稻生长发育进程,CH4排放通量呈递增趋势.粳型
超级稻和籼型杂交超级稻分别在 7 月 29 日和 7 月
22 日出现第 1 个 CH4排放高峰,两类品种的平均峰
值分别为 10. 1 和 10. 3 mg·m-2·h-1,品种类型间
差异不显著.分蘖末期后,CH4排放通量出现一个先
下降后上升的过程,粳稻和籼稻分别在 8 月 19 日和
8 月 26 日出现第 2 个排放高峰,平均排放通量分别
为 11. 9 和 5. 9 mg·m-2·h-1,粳稻的峰值为籼稻的
2. 0 倍.第 2 个峰值过后,两类品种的 CH4排放通量
呈现稳定下降趋势.
2郾 2摇 不同生育期 CH4排放总量及其比例
从表 1 可知,两种类型超级稻品种的 CH4排放
量在不同生育期的比例呈现类似的变化趋势,即苗
期-分蘖期 CH4排放量占排放总量的比例较大,粳稻
和籼稻分别为 49. 7%和 64. 4% . 随后,两类超级稻
各生育期的 CH4排放量占总排放量的比例显著下
降.粳型和籼型超级稻的 CH4排放总量分别为 10. 9
和 6. 8 g·m-2,前者比后者高 37. 6% (P<0. 01).两
类超级稻 CH4排放总量上的差异主要出现在分蘖期
-抽穗期及抽穗期-成熟期. 分蘖期-抽穗期粳型超
级稻 CH4排放量是籼型杂交超级稻的 1. 9 倍,抽穗
期-成熟期该比值为 2. 7 倍.
2郾 3摇 超级稻 CH4排放与植株地上部生长特性的相
关性
图 1摇 粳型超级稻(a)和籼型杂交超级稻(b)全生育期 CH4
排放通量
Fig. 1摇 CH4 emission fluxes of Japonica super鄄rice (a) and In鄄
dica hybrid super鄄rice (b) during entire growth period.
NJ3:宁粳 3 号 Ningjing 3; YJ:扬粳 4038 Yangjing 4038; XD:新稻 18
Xindao 18; HD:淮稻9 号 Huaidao 9; NJ1:宁粳 1 号 Ningjing 1; WYJ:
武运粳 24 Wuyunjing 24; 域Y:域优 084 域you 084; XY:新两优 6 号
Xinliangyou 6; YY:杨两优 6 号 Yangliangyou 6; FY:丰两优香一号
Fengliangyouxiang 1; HY:徽两优 6 号 Huiliangyou 6; ZY:中浙优 1 号
Zhongzheyou 1; NY:内 2 优 6 号 Nei 2 you 6; XY6:新两优 6380 Xin鄄
liangyou 6380.
摇 摇 两种类型超级稻的 CH4排放总量均与最大叶面
积呈显著正相关,与最高分蘖数相关不显著,粳稻的
CH4排放总量与株高呈显著正相关,籼稻的 CH4排
放总量与株高呈负相关,但不显著(图 2、表 2). 从
水稻生长特性看(表 2),两种类型超级稻的平均最
高分蘖数无显著差异,籼型杂交超级稻的株高和最
大叶面积的平均值均显著高于粳型超级稻. 籼稻的
平均株高是粳稻的 1. 3 倍,平均最大叶面积比粳稻
高 43% (P<0. 01).
2郾 4摇 超级稻 CH4排放与根系生长的相关性
两种类型超级稻的CH4排放总量均与根冠比呈
表 1摇 粳型超级稻和籼型杂交超级稻不同生育期 CH4排放总量
Table 1摇 Total methane emissions and their contribution rates of Japonica super鄄rice and Indica hybrid super鄄rice at different
growth stages
超级稻类型
Super rice type
排放总量
Total
emission
(g·m-2)
苗期-分蘖期
Seeding鄄tillering stage
排放量
Emission
(g·m-2)
贡献率
Contribution
rate (% )
分蘖期-抽穗期
Tillering鄄heading stage
排放量
Emission
(g·m-2)
贡献率
Contribution
rate (% )
抽穗期-成熟期
Heading鄄maturity stage
排放量
Emission
(g·m-2)
贡献率
Contribution
rate (% )
粳稻 Japonica rice 10. 9 5. 4 49. 7 2. 5 23. 1 3. 0 27. 2
籼稻 Indica rice 6. 8 4. 4 64. 4 1. 3 18. 5 1. 1 17. 1
0252 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 2摇 粳型超级稻和籼型杂交超级稻主要品种特性及其与 CH4排放总量的相关性
Table 2摇 Relationship between plant growth characteristics and total CH4 emissions of Japonica super鄄rice and Indica hybrid
super鄄rice
超级稻类型
Super rice type
株高
Plant height
(cm)
最大叶面积
Maximum
leaf area
(cm2·
plant-1)
最高分蘖数
Maximum
tiller No.
( tillers·
plant-1)
最大根生物量
Maximum
root biomass
(g·plant-1)
根冠比
Root鄄
shoot ratio
总生物量
Aboveground
biomass
(g·m-2)
籽粒产量
Yield
(g·m-2)
收获指数
Harvest
index
粳稻 均值 Mean 81. 7 733. 6 10. 2 5. 3 0. 33 1920. 2 962. 5 0. 5
Japonica rice r 0. 466* 0. 492* 0. 046 0. 158 -0. 085 0. 003 0. 115 0. 175
籼稻 均值 Mean 106. 8 1287. 2 11. 0 9. 1 0. 35 2537. 0 1158. 1 0. 5
Indica rice r -0. 392 0. 444* 0. 045 -0. 634* -0. 494 -0. 466* -0. 684** -0. 567**
*P<0. 05;**P<0. 01.
图 2摇 粳型超级稻(a)和籼型杂交超级稻(b)CH4排放总量
与水稻株高(H)及最大叶面积(Al)的关系
Fig. 2 摇 Relationships between total CH4 emission and plant
height (H) and maximum leaf area (Al) of Japonica super鄄rice
(a) and Indica hybrid super鄄rice (b).
负相关,但不显著,与最大根生物量的相关性不一
致.其中,籼稻的 CH4排放总量与最大根生物量呈显
著负相关,粳稻的 CH4排放总量与最大根生物量呈
正相关,但不显著(图 3、表 2). 从水稻生长特性看
(表 2),两种类型超级稻的平均根冠比无显著差异,
但籼型杂交超级稻的平均最大根生物量显著高于粳
型超级稻,是粳稻的 1. 7 倍(P<0郾 01).
2郾 5摇 超级稻 CH4排放与干物质生产的相关性
由图 4 可知,两种类型超级稻品种的 CH4排放
量与植株生产力之间的相关性不一致. 粳型超级稻
成熟期地上部生物量和籽粒产量均与 CH4排放总量
呈正相关,而籼型杂交超级稻成熟期地上部生物量
和籽粒产量均与 CH4排放总量呈负相关.籼稻的生
产力显著高于粳稻,其中成熟期地上部生物量是粳
图 3摇 粳型超级稻(a)和籼型杂交超级稻(b)CH4排放总量
与根系生长特性的关系
Fig. 3 摇 Relationships between total CH4 emission and root
growth characteristics of Japonica super鄄rice (a) and Indica hy鄄
brid super鄄rice (b).
Br:根生物量 Root biomass; R / S:根冠比 Root鄄shoot ratio.
稻的 1. 3 倍(P<0. 01),籽粒产量比粳稻高 17% (P<
0. 05)(表 2).综合表 1、表 2 可知,粳稻和籼稻单位
产量 CH4排放量分别为 11. 4 和 6. 2 g CH4·kg-1,两
者差异达到极显著水平.粳型超级稻 CH4排放总量
与收获指数相关不明显,籼型杂交超级稻 CH4排放
总量与收获指数呈极显著负相关.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 超级稻 CH4排放特征
本研究发现,超级稻 CH4排放通量季节变化呈
双峰模式,这与常规稻的 CH4排放特征基本类
似[17-18] .不同水稻类型间 CH4排放量存在显著差异
(图 1).现有研究表明[19-20],常规稻 CH4排放量显
著高于杂交稻品种,这与本研究结果基本一致.本研
12529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 闫晓君等: 长江三角洲主要超级稻 CH4排放特征及其与植株生长特性的关系摇 摇 摇 摇 摇
图 4摇 粳型超级稻(a)和籼型杂交超级稻(b)CH4排放总量
与干物质生产的关系
Fig. 4摇 Relationships between total CH4 emission and plant pro鄄
ductivity of Japonica super鄄rice ( a) and Indica hybrid super鄄
rice (b).
Ab:总生物量 Aboveground biomass; Y:产量 Yield.
究发现,两种类型水稻品种 CH4排放差异主要出现
在分蘖期至抽穗期以及抽穗期至成熟期. 苗期至分
蘖期两种类型水稻品种 CH4排放量无明显差异,水
稻生长前期植株较小,根系及通气组织均不发达,
CH4排放量主要受土壤因素和环境因素的影
响[17-18] .分蘖期至抽穗期粳型超级稻的 CH4排放量
显著高于籼型杂交超级稻. 粳型超级稻在抽穗期地
上部生物量(数据未列出)和根系生物量(表 2)都
显著低于籼型杂交稻,而根系分泌物的数量与植物
的根量( r=0. 919)和地上部生物量( r = 0. 954)呈正
相关[21],因此籼型杂交超级稻的 CH4产生力可能显
著高于粳型超级稻,但籼型杂交超级稻排放量低于
粳型超级稻.说明两种类型水稻品种 CH4排放差异
关键因子是 CH4氧化能力而不是 CH4产生能力. 在
水稻生长后期,气温较低,水稻生长衰退,根表皮层
渗透性下降,通气组织堵塞,CH4传输能力下降,期
CH4排放较小. 但粳型超级稻从抽穗至成熟的时间
较籼型杂交超级稻长(粳稻平均 57 d,籼稻平均 42
d).因此,抽穗期至成熟期粳型超级稻的 CH4排放
量显著高于籼型杂交超级稻.
3郾 2摇 超级稻植株特性与 CH4排放量的关系
水稻植株是强烈影响稻田 CH4排放的重要植物
载体,其生长发育影响 CH4 的产生、氧化和传
输[22-23] . Gogoi等[24]研究报道,水稻植株的分蘖数、
株高、叶面积均与 CH4排放量呈显著正相关.但本研
究发现,超级稻的叶面积与 CH4排放呈显著正相关,
分蘖数与 CH4排放量的相关性不明显,株高和根生
物量与排放量的相关性因水稻类型而异. 粳型超级
稻株高与 CH4排放量呈显著正相关,根生物量与
CH4排放量呈正相关趋势,而籼型杂交超级稻的株
高与 CH4排放量呈负相关趋势,根生物量与 CH4排
放量呈显著负相关. 主要原因可能是不同类型水稻
品种对 CH4产生、氧化和传输的影响不同[25-26] . 粳
型超级稻株高和根系较小,对 CH4的产生和传输效
应可能大于氧化效应,而籼型杂交超级稻株高和根
系较大,对 CH4的氧化效应可能大于产生和传输效
应.有关水稻植株特性对稻田 CH4产生与排放的影
响机理还有待进一步研究.
目前关于水稻干物质生产对 CH4排放量的影响
仍存在较大争议.有研究发现,稻田 CH4季节性排放
总量随水稻生产力水平的提高而增加[9,27] . 物质生
产力大的水稻品种能分配更多的光合产物到根系,
通过根系分泌物、根系脱落物等为产 CH4菌提供更
多的基质,促进了 CH4的产生.而另有研究表明,稻
田 CH4排放与水稻的生物量呈负相关,生物量大的
水稻品种通过发达的根系分泌更多的 O2到根际,促
进 CH4的氧化,减少 CH4排放[10,20] . 本研究结果表
明,粳型超级稻 CH4排放量与物质生产力呈正相关,
但不显著;而籼型杂交超级稻 CH4排放量与物质生
产力呈显著负相关. CH4排放与水稻根系以及干物
质生产力的关系因品种类型而异,但两种类型的超
级稻品种 CH4排放与根冠比均呈正相关(表 2).
Das等[28]研究认为,稻田 CH4排放与水稻的光合产
物分配有关,光合产物分配到根系多的水稻品种
CH4排放量大. 主要是因为分配到根系的光合产物
有一部分以根际沉积的形式转移到土壤[29],进而促
进了 CH4的产生.
4摇 结摇 摇 论
粳型超级稻和籼型杂交超级稻排放动态都呈现
双峰模式,但粳型超级稻 CH4排放总量显著高于籼
型杂交超级稻,尤其是在水稻生长发育中后期.可能
原因是籼型杂交超级稻的根系生物量显著高于粳型
超级稻.超级稻的植株生长特性与 CH4排放存在一
定的相关性,且因品种类型而异.两种类型超级稻的
最大叶面积均与 CH4排放总量呈显著正相关,但最
高分蘖数与 CH4排放总量相关不明显.粳型超级稻
的株高与 CH4排放总量呈显著正相关,而籼型杂交
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超级稻的株高与 CH4排放总量呈负相关.粳型超级
稻成熟期地上部生物量、产量和收获指数与 CH4排
放总量相关不明显,但籼型杂交超级稻 CH4排放总
量与成熟期地上部生物量、产量和收获指数呈显著
负相关.上述结果表明,在高产低碳的超级稻品种筛
选上,籼型杂交超级稻品种可能更具潜力.
参考文献
[1]摇 Forster P, Ramaswamy V, Artaxo P, et al. Changes in
atmospheric constituents and in radiative forcing / / Solo鄄
mon S, Qin D, Manning M, eds. Climate Change
2007: The Physical Science Basis. Contribution of
Working Group I to the Fourth Assessment Report of the
Intergovernmental Panel on Climate Change. Cam鄄
bridge: Cambridge University Press, 2007: 129-234
[2]摇 IPCC. Climate Change 2007: Couplings between Chan鄄
ges in the Climate System and Biogeochemistry [ EB /
OL]. (2007鄄11鄄17) [2012鄄12鄄15]. http: / / www. ipcc.
ch / pdf / assessment鄄report / ar4 / wg1 / ar4鄄wg1鄄chapter7.
pdf
[3]摇 Peng SB, Tang QY, Zou YB. Current status and chal鄄
lenges of rice production in China. Plant Production Sci鄄
ence, 2009, 12: 3-8
[4]摇 Zhang G鄄B (张广斌), Ma J (马摇 静), Xu H (徐摇
华), et al. Literature review on estimation of methane
emission from paddy fields in China. Acta Pedologica
Sinica (土壤学报), 2009, 46(5): 33 -42 ( in Chi鄄
nese)
[5]摇 Ministry of Agriculture of the People爷s Republic of Chi鄄
na (中华人民共和国农业部). Deploy of Ministry of
Agriculture the National Super Rice Research and Exten鄄
sion Work in 2012[EB / OL]. (2012鄄05鄄19) [2012鄄12鄄
15]. http: / / www. moa. gov. cn / ztzl / cjn / gzbs / 201206 /
t20120604_2724875. htm
[6]摇 Wang X (王摇 熹), Tao L鄄X (陶龙兴), Yu M鄄Y (俞
美玉), et al. Physiological model of super hybrid rice
Xieyou 9308. Chinese Journal of Rice Science (中国水
稻科学), 2002, 16(1): 38-44 (in Chinese)
[7]摇 Xu M (许摇 明), Jia D鄄T (贾德涛), Ma D鄄R (马殿
荣), et al. Correlation of root physiology and leaf photo鄄
synthesis characteristics in Northern Chinese Japonica
super rice. Acta Agronomica Sinica (作物学报 ),
2010, 36(6): 1030-1036 (in Chinese)
[8]摇 Lindau CW, Bollich PK, DeLaune RD. Effect of rice
variety on methane emission from Louisiana rice. Agri鄄
culture, Ecosystems & Environment, 1995, 54: 109 -
114
[9]摇 Huang Y (黄摇 耀), Sass RL, Fisher FM, et al. Con鄄
tribution of rice biomass production to CH4emission from
irrigated paddy soils. Agro鄄Environmental Protection (农
业环境保护), 1999, 18(4): 150-154 (in Chinese)
[10]摇 Fu Z鄄Q (傅志强), Huang H (黄 摇 璜), Zhu H鄄W
(朱华武), et al. Relativity between CH4 and N2O
emission and rice plant characteristics. Journal of Hu鄄
nan Agricultural University (Natural Sciences) (湖南农
业大学学报·自然科学版), 2011, 37(4): 356-360
(in Chinese)
[11]摇 Fu Z鄄Q (傅志强), Zhu H鄄W (朱华武), Chen C (陈
灿), et al. Research on the correlation between the
greenhouse gases emission from paddy field and the bio鄄
logical characteristics of rice root system. Journal of Ag鄄
ro鄄Environment Science (农业环境科学学报), 2012,
30(12): 2416-2421 (in Chinese)
[12]摇 Chen W鄄F (陈温福), Xu Z鄄J (徐正进), Zhang W鄄Z
(张文忠), et al. Advances and prospects in research of
rice breeding for super high yield in China. Journal of
Shenyang Agricultural University (沈阳农业大学学
报), 2007, 38(5): 662-666 (in Chinese)
[13]摇 Wu W鄄G (吴文革), Zhang H鄄C (张洪程), Wu G鄄C
(吴桂成), et al. Preliminary study on super rice popu鄄
lation sink characters. Scientia Agricultura Sinica (中国
农业科学), 2007, 40(2): 250-257 (in Chinese)
[14] 摇 Zou Y鄄B (邹应斌), Ao H鄄J (敖和军), Wang S鄄H
(王淑红), et al. Studies on San鄄Ding cultivation meth鄄
od for super rice. 玉. The concept and the principle.
Chinese Agricultural Science Bulletin (中国农学通报),
2006, 22(5): 158-162 (in Chinese)
[15] 摇 Zhao Y鄄W (赵言文), Shi Y鄄C (施毅超), Hu Z鄄Y
(胡正义), et al. Cultivated land protection based on
national food security in Yangtze River Delta. Resources
and Environment in the Yangtze Basin(长江流域资源与
环境), 2007, 16(4): 461-465 (in Chinese)
[16]摇 Wang W鄄Q (王维奇), Lei B (雷摇 波), Li P鄄F (李
鹏飞), et al. Application of static chamber method on
methane emission and strategy of methane reduction in
paddy field. Experimental Technology and Management
(实验技术与管理), 2011, 28(7): 53 -56, 78 ( in
Chinese)
[17]摇 Tyagi L, Kumari B, Singh SN. Water management: A
tool for methane mitigation from irrigated paddy fields.
Science of the Total Environment, 2010, 408: 1085 -
1090
[18]摇 Das K, Baruah KK. A comparison of growth and photo鄄
synthetic characteristics of two improved rice cultivars on
methane emission from rainfed agroecosystem of north鄄
east India. Agriculture, Ecosystems and Environment,
2008, 124: 105-113
[19]摇 Fu Z鄄Q (傅志强), Huang H (黄摇 璜), He B鄄L (何
保良), et al. Correlation between rice plant aerenchy鄄
ma system and methane emission from paddy field. Acta
Agronomica Sinica (作物学报), 2007, 33(9): 1458-
1467 (in Chinese)
[20]摇 Fu Z鄄Q (傅志强), Huang H (黄摇 璜), Xie W (谢摇
伟), et al. Effects of high鄄yielding rice cultivars and
cultivation pattern on methane emission from paddy
32529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 闫晓君等: 长江三角洲主要超级稻 CH4排放特征及其与植株生长特性的关系摇 摇 摇 摇 摇
field. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学
报), 2009, 20(12): 3003-3008 (in Chinese)
[21]摇 Wassmann R, Aulakh MS. The role of rice plants in
regulating mechanisms of methane missions. Biology and
Fertility of Soils, 2000, 31: 20-29
[22]摇 Yan L鄄N (阎丽娜), Li X (李摇 霞). Effects of rice on
methane emission from paddy fields. Chinese Agricultur鄄
al Science Bulletin (中国农学通报), 2008, 24(10):
471-476
[23]摇 Zhang X鄄Y (张晓艳), Ma J (马摇 静), Li X鄄P (李小
平), et al. Reviews on methane transport in rice paddy
field. Soils (土壤), 2012, 44(2): 181-187 ( in Chi鄄
nese)
[24]摇 Gogoi N, Baruah KK, Gogoi B. et al. Methane emis鄄
sion characteristics and its relations with plant and soil
parameters under irrigated rice ecosystem of northeast
India. Chemosphere, 2005, 59: 1677-1684
[25]摇 Ding W鄄X (丁维新), Cai Z鄄C (蔡祖聪). Effect of
plants on methane production, oxidation and emission.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2003, 14(8): 1379-1384 (in Chinese)
[26]摇 Jia Z鄄J (贾仲君), Cai Z鄄C (蔡祖聪). Effects of rice
plants on methane emission from paddy fields. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2003, 14
(11): 2049-2053 (in Chinese)
[27]摇 Ren L鄄X (任丽新), Wang G鄄C (王庚辰), Zhang R鄄J
(张仁健), et al. Methane emissions from rice fields in
the Chengdu Plain of China. Chinese Journal of Atmos鄄
phere Sciences (大气科学), 2002, 26(6): 731 -743
(in Chinese)
[28]摇 Das K, Baruah KK. Association between contrasting
methane emissions of two rice (Oryza sativa L. ) culti鄄
vars from the irrigated agroecosystem of northeast India
and their growth and photosynthetic characteristics. Acta
Physiologiae Plantarum, 2008, 30: 569-578
[29]摇 Lu Y, Watanabe A, Kimura M. Input and distribution
of photosynthesized carbon in a flooded rice soil. Global
Biogeochemical Cycles, 2002, 16: 321-328
作者简介摇 闫晓君,女,1987 年生,硕士.主要从事稻田温室
气体研究. E鄄mail: yanxiaojun73@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
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