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第1 7卷 第2期
1 99 7年 3月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．17．NO．2
Mar．． 1997
气候变暖与稻谷生产的相互影响及对策
吴 海 宝
、—— ————一
(浙旺农业大学环境与贵源学院，杭州．310029)
f 0
■一 稻田是大气甲娩的一十捧放。拥【。，但稻株却从大气中嗳收co“I~lili是大气co=的一十 {亡 ．两者
构成稻田生态系统的碳糖环．根据稻田生态系统的碳循环和我国稻谷生产发晨史，进一步论违气候盎唾
与我国籍蔷生产的相互影响．鳍果表明．我国稻各生产不会加建气候壹曩的进程．并挺出保持良好生态环
境的发展稻罄生产对莆。
’
’ ATEGIES 0F RICE PADDY PR0DUCT10 IN
RELAT10N T0 GL0BAL W ARMING
W u Haibao
‘zk曲旭 | ‘ U 出，·H甜g ，zhi柚Ig·310029，c
Abstract Rice paddy field is one of the important methane emission ∞urces ．On the other
hand，it iS a sink of carbon dioxide due to its pbotosynetheis assimilating atmospheric carbon
dioxide．Therefore，there is a carbon circulation within the rice paddy ecosystem．According
to the carbon circulation and historical evolution of r|c paddy production in China，the prM=,ent
paper attempts to make further exploration of the imeraction between globa1 warming and dee
paddy production．The results indicate that rice paddy production wil not promote global
warning Some countermeasures with which rice paddy production will not influence the envi—
r0nment were proposed．
，
Key words： methane，gloat warming，rice paddy ec~ystem，carbon cyde
温室气体强jlf地吸收红外辐射，导致地面与大气之间红外辐射交换的动态平衡遭到干扰，促使垒球
气候变暖。其中主要贡献者是二氧化碳。其次是甲烷。
稻田是大气甲烷重要排放潭之一．但是甲烷不是稻株生理代谢产物．它是淹水的生态环境中．散生
钧矿化有机质产生的。因此，甲烷是稻谷生产过程中的一个派生产物。
温室气体引起气候变暖的机理复杂。目前尚处于研究阶畏，所以对未来气候的预测存在许多不确定
性。具体表现在气候变暖的区域分布、变化的速率和变化的幅度等。在这样的前提下。如何评估稻谷生产
收穑目期 1990一OS一25，擎改较祷到日期：1996—04—16
／)．
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2期 吴海宝 ：气候变暖与稻爷生产的相互影响及对策 217
对气候变暖进程的影响．以及制定持续发展稻谷生产的对策和实现这些对策可采取的措施等是一个很有
意义的课题。本文就上述问题进行探讨。
l 大气甲烷浓度壹化趋势
每年地面约有4．25亿t甲烷排放入大气。每个甲烷分子在大气中滞留时问约为10a．进入大气后，部
分被氧化，每年约有3、75亿t甲烷经此途径被消散，剩余 0、5亿t是每年大气甲烷的增量。根据目前预
测，大气甲烷浓度将继续增长，但增长速度将放慢，在很大程度上将取决于大气甲烷氧化速度[卜 ．地球
上甲烷捧放源有湿地．稻田．反刍动物排泄等 ，总捧放量为 5亿 t／a，其中稻田甲烷捧放量为 l亿 t／a．而
桑体礼估算为0、6亿t／a。我国为水稻生产大国。有人估算我国稻田甲烷排放量为0．3亿t／a，马体斯估算
为0．2亿t／ac 。藉国王明星等人估算为 0．14～0．23亿l／a_‘]，农业部环境倔护科研监测所估算为0．14～
0、17亿t／ac 、昊海宝估算为0．07亿t／ac卜 。由于影响甲烷跨区域和跨国家捧放因子存在很大差别，因
而各个估算值存在很大不确定性。气候变暖的主要贡献者是CO ．它以年捧放量 216亿t／a(59亿t碳)捧
放大气。稻田捧放的甲烷能对气候变暖的影响如何，本文试作一分析．
要了解温室气体如何随着时间而变化，并预测它对地球表面所造成的太阳辐射和红外辐射平街干扰
并不十分困难．但是若把这种干扰作为未来气候的真实预测，则困难得多．基于上述原因，有人建议在投
有可掌资料之前，最好推迟论讨此问题．因为全球有6o 人口以稻米为主要粮食。但是，也不能不重视稻
谷生产与气候变暖之问的关系。
2 捂田生态暴娃的碟搪环
稻田是大气甲烷的一个捧放。源 ．这仅是稻田生态系统碳循环的一个环节。稻 株在生长过程中同化
了大量的CO ，因而稻田生态系统又是碳循环中一个“汇”，这个 汇 往往被人们忽视。根据碳循环作出稻
田生态系统碳循环平街预算 有助于评估稻谷生产在调节大气温室气体组成的作用及对气傧变化的影响
稻株对CO 的净同化量可通过下式计算啪：
if= Ⅲ
式中t／=换算率(O、65)， =总干物质重量，岛u-=CO：净同化量。
我国干各总产量为 1．86亿t叫．平均收获指数为 0、47[蜘。总干物重为
W 一 1、86÷0．47—3．96亿 t
代入式(1)
Gd = 3．96÷0、65—6、09亿 t
则我国稻谷生产过程中已从大气团定了 6．09亿 t COz
Schneider、S．H认为每个CH．分子嗳收红外光效率为每个c 分子的20~30倍r1 。而Painuly．J、P
假定CH。当量为c 当量的2l倍(以重量为基础)Elz3。温室气体的当量是通过 辐射麓压”和气体在大气
中滞留时问确定的。即CH．的增涅效应为CO 增涅效应的21倍。本文采用Dalnuly．J．P的假定。评述稻
田生态系统碳循环的温室气体净增温效果。现将稻谷生产过程中所同化的C 重量转化为与它相当增涅
效应的CH‘重量( )，则
GcH
。 一 6．09÷ 21=0·29亿 t
大致上与国内外学者估算我国稻田甲烷捧放量最高值相当。也就是说．稻田捧放的CH。与稻株同化的
CO 所产生的增温效应代数和接近零。投有净增温效果。因此稻谷生产过程不会加速气候变暖进程。
3 气懊童
气候变暖的主要原因是大气 CO：浓度的增长。因此气候变暖 除了以气温直接影响稻株生长外 ，还以
c 气肥促进稻株生长。
我国国家气候变化协调组第二工作组应用GCMs模式预测下世纪我国西南、西北地区将增涅 3"C或稍
高些。其余地区增温约 2～3c．这样至少提高各地 IOC有效积温．延长有效生长期一个月左右 瑚．这佯
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的气温条件对水稻生长是有利的。水稻的生长及产量受低温影响比曼高温影响大一些。就以我国南方三
熟制及双季稻地区来说，早稻处于低温过渡刊高温阶段，而晚稻剐处于高温过谴到低温阶段。低温使早
稻减数分裂期．晚稻抽穗开花及准浆期遭到玲害。而早稻开花结实之际．梅雨已过．炎热伏旱季节韧临-
这时气温虽高．但一般还设有超过稻株所能忍受的范匿。因此．只要有充足的降水量，配台早燕品种，将
有利于提高单产。
稻株叶面光合速度和强度随着大气CO：浓度增长而增强。良好气象条件下，量茂稻田群体暖收COt
150~300 kg／hmz-d。叶面光台作用加速，促进怍物生长．从而提高谷粒产量．理论上认为最合适于水稻
生长和产量形成的CO：浓度为1500~2000pL／L．若石化燃料的捎耗量以0．5 ～2．oN的年递增率增长。
两计 21世纪太气CO,浓度增至600 L／L为1900年 300 L／L的2倍。无疑给水稻增施气肥。有报道大
气CO,浓度增至2倍时．稻谷将增产36 [I 。
气候变暖也给我国稻谷生产带来一些不利的影响。疆测气候变曩将使我国水赍嗣【矗乏。目前我目有
效灌溉面积为0．47亿hm ，农业灌溉扁水为3811亿m’。占全国总用水量85．9 。璜计2l世纪初全国农
业灌溉面积将增至O．64亿hm ，农业灌溉用水将增至5464亿m 。随着人口增长．工农业发展、农业灌
溉用水将受到日益增长的城市生活用水和工业用水对水源需求的冲击．另一十不利的影响是气候变厦使
降水量和降水模式变化。将影响稽作扁虫窨的分布、发育 存活、迁移、生殖 种群动态和大暴发。近年来我
国已发现 稻瘟北上”以及。飞蟪起飞 等病虫害．危害稻答生长．
4 对簟
综上所述，当前的对策应以布髟响未来的生态系统为前提．充分利用气侯变曩的条件，以提高单产
达到提高总产，既可满足我国人民对稻答的需求。又可使稻田生态幕统碳循环朝着降低大气温室气体浓
度方向发展．以求达到社会效益、经济效益和生态效益同步增长．
我国辨地面积有限，解决我国人民粮食问题的途径是提高单产而不是扩大辨地面积．1975年我国稻
田面积为35729×10a h：m ，1992年为32090×10。hm ，稻田面积减少了10 。稻田甲烷捧放量与稻田有
机质含量有关。稻田有机质舍量不会有根大波动。可以假定单位稻田面积甲烷年排放量不变。则1992年
我国稻田甲烷排放量比1975年减少了lO 。与此同时，我国稻谷总产量由1975年的 12556万t增至 、
I992年的1862Z万t．产量增加了蚰．3 。财1992年稻株从大气中厨定的COt比1975年多了48．3 ．两
者代数和是相当可观的。进一步证明提高单产是一项有效的降低大气温室气体的措施0]。
稻答生产不仅受到自然规律的制约，同时受到经跻的、社会发展规律的支配。随着我国人民生活水平
逐年提高 ．食品结构趋向多样化，对稻米需求从数量型转向质量型。丽涮本世纪末，我国人口增长速度将
趋向缓慢．出生率将降到更替水平以下。预计我国人民对稻米需求量将缓慢下降。随着政府及时调整农
业政策，粮食市场开放+指令性计射减少．市场经济决定了农民种植计捌，发展农作物的多种经营替代
以粮为纲 的被动局面。这些社会的、经济的因素有助于促使稻田面积进一步减少，相应地进一步减少
稻田甲烷排放量，保护并改善生态环境，提高农业经济效益，进入一个良性循环．结台当前对策的相应措
施是
(1)培育高产、稳产、品质优、抗病虫害、抗干旱品种：以提高稻椿抵御气候变睡所产生的不利影响憾力。生
产更多品质优良的稻米以满足我国人民对稽米的数量和质量需求。
(2)制定适合气候变暖的稻作规划及耕作措施：气候环境有一定区域性。根据水稻品种的特点及其对气
候的适应性，制定气候变暖的稻作规划，充分发挥品种高产、稳产潜力。并根据气候环境对品种不同生长
期的影响，制定与之相应的栽培技术措施。
(3)发展节水稻作灌溉技术。稻田水管理是实现水稻高产和节水的一项重要措施。也是控制稻田排放甲
烷的关键因素 水稻在其系统发育过程中形成了适于水田生长特性。但是水稻的燕膊系数不算大。因此
在了解水分对水稻生理的作用及其对稻田生态环境的影响+在保证生理需水的基础上，结台生态需水，
园地制宜制定合理的灌溉技术是提高单产和节水的重要措搪。
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