大气CO2浓度升高对不同层次水稻土有机碳稳定性的影响

研究大气CO₂浓度升高对不同层次土壤有机碳(SOC)稳定性的影响对深入理解高浓度CO₂下SOC转化具有重要意义.以FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)平台长期定位试验水稻土为研究对象,通过SOC物理分级及矿化培养试验,研究大气CO₂浓度升高对稻田SOC含量、颗粒有机质(POM)含量、SOC矿化强度和酶活性变化的影响,探讨CO₂浓度升高对不同层次稻田SOC稳定性的影响.结果表明:大气CO₂浓度升高对表层SOC含量无显著影响,但使表层土壤POM-C显著增加了93.7%,同时使表层土壤蔗糖酶和多酚氧化酶活性分别提高了61.1%和83.7%,从而降低了表层SOC稳定性;大气CO₂浓度升高对深层SOC含量及其稳定性均无显著影响.研究结果将有助于评估土壤固定和储备碳的能力,为今后温室效应下农田管理提供科学依据.     

籼稻和粳稻品种糙米矿质营养对开放式空气CO_2浓度升高的响应

基于FACE(free-air CO_2enrichment)试验平台,以籼稻IIY084与粳稻WYJ23为试验对象,连续两年(2013、2014)研究糙米产量和矿质元素(Fe、Mn、Cu、Zn、Ni、Se)含量对CO_2浓度升高的响应。结果表明,CO_2浓度升高条件下,IIY084与WYJ23籽粒和糙米产量增加,其中,糙米两年平均增产34.3%和16.3%。CO_2浓度升高连续两年降低IIY084糙米中Fe、Mn、Cu、Zn、Ni、Se含量,其两年平均分别降低了10.4%、13.4%、15.5%、11.7%、25.7%、3.2%,而WYJ23糙米中矿质营养含量未出现一致的下降现象。其中,2014年糙米Mn、Cu、Zn和Ni含量对CO_2浓度升高的负响应达到显著水平(P0.05)。此外,糙米Fe(P0.1,2014)、Mn(P0.01,2013和2014)、Cu(P0.1,2014)、Zn(P0.01,2013和2014)、Ni(P0.01,2014)、Se(P0.05,2013; P0.01,2014)含量在水稻品种间存在显著性差异。CO_2浓度升高不同程度地增加糙米中矿质元素积累量,6种元素两年平均增加2.1%～29.2%(IIY084)和12.8%～19.3%(WYJ23)。可见,CO_2浓度升高条件下,IIY084糙米中矿质元素含量较WYJ23有更明显的下降趋势,导致食用IIY084较WYJ23有更大的Fe、Mn、Cu、Zn、Ni、Se缺乏风险。因而,在确保粮食安全而进行增产品种选育时,应该优先选择矿质营养品质较高的水稻品种。     

大气CO2浓度升高对水稻秸秆化学组成的影响

水稻秸秆是生物能源生产的潜在材料,大气二氧化碳(CO2)浓度升高改变水稻秸秆的量和质,从而改变其生物能源的生产潜力.本试验水稻秸秆来自中国自由大气CO2富集平台(FACE),选取FACE平台(试验组CO2浓度控制在570μmol·mol^-1左右,比对照组高200μmol·mol-1)3种水稻品种‘武运粳27’、‘Y两优900’和‘日本晴N16’,通过对秸秆化学组成进行分析,探讨CO2浓度升高对水稻秸秆质量的影响.结果表明:大气CO2浓度升高显著提高了水稻秸秆C含量和C/N;增加了秸秆中非结构碳水化合物含量;CO2浓度升高使武运粳27、Y两优900和N16秸秆中释放的总糖分别增加8.8%、6.7%和9.9%;CO2浓度升高显著提高N16秸秆生物量,但对其他两种水稻秸秆生物量没有显著影响;N16的总糖产量在CO2浓度升高下增加最显著,达到19.2%.表明CO2浓度升高可以改善水稻秸秆质和量,从而提高生物燃料利用潜能.