全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
, , 一
稻田 和 的排放及养萍
和施肥的影响 ‘
陈冠雄 黄国宏 黄 斌
、
吴 杰 于克伟 徐
中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态系统痕量物质生态过程开放实验室
王 正 平 美国路 易斯安娜州立大学湿地生物地球化学研究所
, ’
慧 薛晓华
, 沈阳
【摘要 】 用箱法对我国东北稻 田 和 排放进行观测研究表明 , 东北稻 田的 。 排
放通量 比南方稻 田 小 , 平均 日排放通量 和生长季节排放总量分别为 。 和 ·
一
, 稻
田 淹 水期 几乎 没 有 的净排 放 , 但 在非淹水期 内却有 大 量 排 放 平均 通 量
拌 ·
一
,
· 一 ’ 稻 田养萍和施肥明显促进 。 和 排放 稻田 。 和 排放
之间存在消长关系 制定稻田温室气休减排技术措施时应充分注意这一关系
关键词 稻 田 和 排放 养萍 施肥
。
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引 言
自工业革命以来 , 大气中 和
的浓度有 了明显增加 和 不仅是
重要 温室气体 , 而 且参与对流 层和平流 层
的许多光化学反应 因此 , 在全球气候变化
研究中受到 日益广泛的注意
资料表明 , 大气中的 和 一
。 来 自地 表生物源川 稻 田的 排放
已在国内外进行了较 多研究 , 则较少 ,
而同时对它们进行 系统的观测研究 则未见
报道 为估算稻 田 和 排放量 , 了
解两种气体排放间的相互关系 , 从 年
开始 , 对稻 田的 和 同时进行观测
研究 , 并考察了稻 田养萍和施肥的影响
, 国家攀登计划和中国科学院陆地生态系统痕量
物质土态过程开放实验室基金资助项 目
年 月 日收到 , 月 日改 回
期 陈冠雄等 稻田 和 , 的排放及养萍和施肥的影响
研究方法
实验场地背景
本实验在中国科学院沈阳应用生态研究所的
沈阳生态站进行 该站位于沈阳市郊的苏家屯区
十里河镇 ‘ , , 站内有供本研究用
的 个微区 , 试验前已进行了两年匀
地 , 土壤为草甸棕壤 , , 有机质含量
·
· 一
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一
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实验设 个处理 表 ” 处理 代表当地的
施肥水平 尿素分 次撤施 , 次作底肥 , 在 月下
旬插秧前施入 ·
一
, , 另两次作追肥 , 分别
在 月下旬 ·
一
, 和 月中旬 ·
一
, 施入 厩肥作底肥 实验地按当地习惯进行管
理 , 从 插 秧到 成熟 前 都是浅 水淹 灌 , 水 深 一
衰 试验处理
小 区 号 处 理
·
准物质研究中心提供并用澳大利亚 大气
所赠送的标气校核
单位时间内单拉面积上向大气排放的 和
通量 用下式计算
△
·
△
△
△
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之‘玉乙
式中 △ 、 △ 分别为 △ 时间里采集箱内增加的
。 或 气体质量和混合比浓度 , 、 汤 分别
为箱体的体积 、底面积和高 , 为 或 气体
在实验室温度下的密度
无 肥
卜
尿 素 一、。 ,
践肥 、
一
,
放养红萍
之
样品采集与分析
本实验的通量测定采用封闭式箱法 气体采
样器 由箱体和底座两部分组成 箱体由透 明有机
玻璃制作 有 火 火 和 沐
两种规格 , 分别在水稻的不同生长发育阶段使用
箱体顶部设 个采气用小孔和 个由电池驱动吹
搅拌电扇 底座 由不锈钢板制成 。 又 ,
四 周有盛水凹槽 实验开始时 , 将箱体放进底座的
凹 槽内 槽内的水使箱体与底座构成封闭系统 用
注射器采集气体样品 样品中的 用配有氢火
焰 离子 化检测器 的气相色谱仪测定 检测
器 、 进样 口 和柱温分别为 、 、 高纯
作载气 样品中的 用配有 电子捕获检测
器 的岛津 一 气相色谱仪测定 检测
器 、 进 样 口 和 分 离 柱 的温 度 分别 为
、
和
高纯 作载气
标定仪器用的标准 ‘ 和 气由国家标
结果与讨论
排放通量的季节变化
水 稻 生 长季 内 从 月下旬 一 月下
旬 , 稻 田的 排放有明显的季节变化 ,
通常显示 个排放高峰 图 第 个峰出
现在插秧后不久 , 主要与作底肥施 入的厩
肥有关 第 个高峰最大 , 出现在水猪生长
最 旺盛的扬花期前后 此时不仅水稻植株
根系发达 , 分泌大量的有机物质至土壤中 ,
有 利 于 的生 成 , 而 且 水稻 植 株 传导
至大气 中的能 力也达到最大 第 个
高峰 出现 在水稻成熟期 这可能与此时水
稻根系衰老腐解有机碳有关
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图 稻田 排放的季节变化
一 一
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我 国东北稻 田 排放的季节变化 ,
在形式 上与我 国南方晚稻 田颇 为相似 , 而
通量值却要小 , 但与 日本
、 印度和美国的一
些观测结果相近 我国南方稻 田的
应 用 生 态 学 报 卷
淹水季节内 , 稻田有时排放 , 有时吸收
, 总的来说 , 这一段时间 月下旬 一
月下旬 稻 田
·
几乎没有 净排放 但从
月初土壤开始融冻至 月下旬擂秧前以及
月下旬收割前稻田落午后至 月末上冻
这两段时间 , 稻 田有明显的 排放 因
此 , 为估算稻 田的 年排放总量 , 不仅
要监测水稻生长季的 , 而且更重要的要监
测非生长季 没有水稻植株 的 排放
据本观测结果计算 , 一般管理条件下的稻
田 年排放总量约为 ·
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日排放量为 一 ·
一
,
, 生长季排放
总量为 一 ·
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, 川 , 而沈阳市郊
常规管理条件下的稻 田的 ‘ 日排放量和
生长季 排放总量分别为 , 和
一
这一差别反映 了我国南北方土壤 、
“
气候及水稻栽培品种不同等多种因素综合
作用的结果 我国东北水稻种植面积约
。‘ , 本研究结果为估算我国这一地区的
稻 田 排放总量提供了基础
由图 还可以看出 , 月下旬泡 田以前
和 月下旬水稻成熟 、 稻 田落干后至上冻
这两段观测时间内 , 稻 田几乎不排放 ,
也未表现出对大气 的明显吸收
排放的 日变化
东北稻 田 排放的 日变化特 征 图
与南方稻 田也有所不同 在东北 , 稻 田 日
排放 只有 个高峰 , 出现在 中午 时 在
南方 , 早稻 田有 个峰 , 分别出现在 一
时和夜间 。一 时 , 晚稻 田 , 虽然通常也 只
有 个峰 , 但出现在夜间 上述差别再次
说明影响稻 田 排放因素的复杂性
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图 稻田 排放的季节变化
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排放的 日变化
东北稻 田的 排放 图 在午前随
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时 间 如
图 稻 田 排放的 日变化
排放的季节变化
迄今 , 国内外对稻 田 排放均未进
行 系统的研究 年观测结果表 明稻 田 的
通量不同年份之间虽有所变化 , 但其
形式基本相似 图 在有水稻植株生长的
, · · ‘
时 间
图 稻田 , 排放的日变化
气温升高通量值逐渐增大 , 至 中午达最大
值 , 而后逐渐减少 , 在 时出现最小值 , 在
期 陈冠雄等 稻田 和 刃 的排放及养萍和施肥的影响
时出现第 个较小的峰 对于稻 田
日排放的上述变化原因有待进一步研究
稻 田养萍对 和 排放的影响
稻 田养萍在我国有悠久 的历史 研究
资料指出 , “ 稻一萍 ”或“ 稻一萍 一鱼 ”体系 , 既能
肥田改土 , 又可增加经济收入 结合近年
来在沈阳生态站“ 稻一萍 ” 、 “ 稻 一萍 一鱼 ”体系
的研究 , 从 年开始在水稻分萦期 月
初 将种萍放入稻 田中 · ” , 研究
对 和 排放的影响 结果表明 , 这
一农业措施明显促进 和 排放 图
。 月卜 。
片
田 和 排放的主要原因
‘ 施肥对稻 田 每和 排放的影响
关于 稻 田施用化肥对 排放的影
响 , 目前文献报道并不一致 , 有的认为增
加 , 有的认为抑制 , 有的则认为不明显 ’
本观测研究表明 , 与不施肥相比 , 无论是单
施无机 肥 尿素 还是无机 肥和有机
厩肥 同时施 用 , 均 明显 增 加 稻 田 和
、
的排放 表 和 ,
以及 石 认为 , 施于土壤表层的尿
素水解生成的 才抑制表层土壤中
氧化菌对 的氧化作用 , 从而增加 氏
的排放 可 以认为 , 除此之外 , 施肥还改善
了水稻 的生长状况 促进根系的发育和分
泌作用 , 提高植株向大气传输土壤生感的
的能力 , 也可能是施肥增加 排放
的原 因 施用有机 、 无机肥为 的生成
提供了有利条件 , 使排放量增加
农 施肥和养萍对祖田 初 刃排放的影响
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处 理 排放通量 · 抓 排放通量 ·
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图 养萍对稻田 和 排放的影响
二
实验室模拟研究指出 , 由养萍引起的
排放量增加并不像种植水稻那样来自
植株的传输作用 未 发表资料 红萍在生
长繁殖过程中 , 经常有枯枝老根脱落 , 也有
萍体死亡 , 这些新鲜有机物料进 入土壤后
迅 速腐解 , 增 加 土 壤 、 含量 , 有利 于
和 的生成 , 这可能是养萍促进稻
, 月 日一 月 日 平均通量
,
稻田 和 排放的相互关系
迄今 , 对稻 田 ‘ 和 排放的观测
研究几乎都是分别进行的 , 而同时进行系
统的观测研究还未见报道 本研究连续
年同时进行的观测表明 图 , 在泡田前和
水稻成熟 、 稻 田落干后的非淹水期 , 稻 田几
乎不排放 , 但却大量排放 在有水
稻植物生长的淹水期 , 稻 田大量排放 ’,
却没有 的净排放 , 而且当 排放量
应 用 生 态 学 报 卷
增多时 , 排放减少 , 说明水稻 田的这两
种温室气体排放之 间存在互为 消长的关
系
分 子 的 增 温 潜 势 约 为
的 倍 因此 , 在制定减少稻 田温室
气体 , 特别是 排放的技术措施时 , 应充
分注意它们之伺 的相互关 系 , 以 免顾此失
的 和 排放之间存在互为消长关
系 , 制定温室气体的减排措施时应充分注
意这一关系 , 以免顾此失彼
参考文献
刘中柱 、郑伟文
京 一
中国满江红 农业出版社 , 北
彼
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八抽甲。
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稻 田的 和 排放
‘ 一
结 论
我国东北稻 田的 排放量要 比南方
稻 田的小得多 在淹水期 内 , 稻 田几乎没有
的净排放 , 但在非淹水期内 , 有大量的
排放 因此 , 为估计稻 田全年 排
放总量 , 加强对非淹水期的观测更为重要
稻田养萍明显促进 和
一
排放 稻 田
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