水稻植株对稻田甲烷排放的影响

稻田CH4排放是稻田土壤中CH4产生、氧化和传输不同过程的净效应,水稻植株强烈影响稻田CH4的产生、氧化和传输过程,是导致稻田CH4排放季节性变化规律的一个重要因素,本文综述了水稻植株对稻田CH4排放过程的不同影响,水稻植株根系分泌物和脱落物作为产甲烷前体促进稻田土壤中CH4的产生,在水稻生长后期,植株根系分泌物和脱落物被认为是稻田土壤甲烷产生的主要基质,是导致这一时期稻田CH4高排放通量的主要原因;水稻植株根系泌氧在根际环境形成一个微氧区域氧化稻田甲烷,整个水稻生长季稻田土壤中产生的CH4大约36％～90％在植株根际环境中被氧化;约80％甚至更多的稻田CH4通过水稻植株的通气组织进入大气圈,植株对稻田CH4的传输具有十分重要的意义。     

垄作稻田和垄作养鱼稻田土壤结构与肥力特征研究

水稻半旱式垄作栽培技术(又称水田自然免耕技术)的推广运用为稻田资源的综合开发利用,尤其是稻田高产养鱼奠定了物质和技术基础。它比较合理地解决了传统淹水平作水稻和传统稻田养鱼中存在的种稻与蓄水,种稻与养鱼,养鱼与晒田,养鱼与化肥、农药施用,水稻与杂草,水稻与病虫等方面的问题,水稻增产显著,成鱼产量大幅度提高,一般可达750—2250kg·ha~(-1),高者3750kg·ha~(-1)以上。物质循环和能量转化的成倍增加,势必对稻田生境和土壤肥力产生影响。因此,搞清楚传统淹水平作稻田起垄后的垄作稻田和垄作养鱼稻田的土壤结构和土壤肥力的变化规律,对指导开发稻田资源,实现稻鱼双丰收具有重要的意义。     

中国稻田昆虫群落多样性及生态调控功能研究进展

稻田昆虫群落是农业昆虫群落总体的重要组成部分,也是稻田生态系统的重要结构。本文综述了我国稻田昆虫群落多样性及生态调控功能研究进展。显示,我国的稻田昆虫群落研究,主要围绕天敌资源利用与水稻害虫防治两个方面,且基于水稻害虫防治中心目标开展。而且,稻田昆虫群落常被分为捕食性昆虫、寄生性昆虫、中性昆虫、水稻害虫等亚群落或功能团被研究,且昆虫群落中重要天敌昆虫种群与重要水稻害虫种群密切联系。为此,本文主要就我国稻田昆虫群落与组成、稻田昆虫多样性与资源、水稻害虫发生动态、防治方法策略与害虫生态调控、食物网营养关系与能流、采样技术方法、稻田生态安全性评价指示生物等进展进行了介绍,并指出了未来发展的方向。     

溶解氧对稻田土壤氮素转化及水稻氮代谢影响研究进展

溶解氧(dissolved oxygen,DO)在稻田氮素循环和水稻生长发育中发挥了重要作用,深入研究溶解氧对稻田氮素转化和水稻氮代谢的影响,对减少稻田氮素流失和提高水稻氮素利用具有重要意义。近年来,研究已阐明了溶解氧对土壤固氮作用、氨化作用、硝化作用和反硝化作用等生物化学过程以及土壤微生物多样性的影响;大量研究也表明,溶解氧在水稻氮素吸收与利用中起到了关键作用。本文系统介绍了溶解氧浓度对微生物群落结构和活性的影响及其与稻田不同形态氮素间转化的关系,综述了水稻根系生长特性、氮素吸收和同化及相关氨基酸代谢对溶解氧浓度响应机理的最新研究进展,并针对现阶段稻田氧营养研究提出了水稻生产中存在的问题及研究展望。     

稻田硒循环转化与水稻硒营养研究进展

稻田土壤氧化还原电位的交替变化和土壤组分的特殊性决定了硒在稻田环境中的循环转化机制明显有别于旱地土壤,并且影响到土壤硒的有效性及水稻对硒的吸收与积累.深入研究稻田土壤硒的循环转化及水稻硒营养吸收对实现土壤无机硒向有机硒的转化具有重要意义.本文对稻田土壤硒的循环机制及形态转化、水稻体内硒的代谢机制及吸收积累特性进行综述,分析硒在土壤 水稻系统中转化及向水稻体内迁移的研究现状与发展趋势,为土壤硒有效性研究及培育富硒营养稻米提供参考.     

生物质炭化还田对稻田温室气体排放及土壤理化性质的影响

通过水稻种植田间试验,研究了水稻秸秆直接还田、水稻秸秆与生活垃圾炭化后还田对稻田温室气体CH4、CO2和N2O排放及土壤理化性质和水稻产量的影响.结果表明:与直接还田相比,秸秆炭化后还田可显著降低稻田CH4和N2O的累积排放量,降幅分别为64.2%～78.5%和16.3%～18.4%.与不添加生物炭相比,无论种植水稻与否,添加秸秆炭和垃圾炭均显著降低了稻田N2O的累积排放量;不种植水稻情况下,添加垃圾炭显著降低了稻田CO2的累积排放量,降幅为25.3%.秸秆炭对提高稻田土壤pH和速效钾含量的作用优于垃圾炭.两种生物炭均能显著提高稻田土壤有机碳含量,但对土壤容重、全氮、有效磷、阳离子交换量及水稻籽粒产量均未产生显著影响.与秸秆直接还田相比,秸秆炭化后还田对水稻增产的效果更佳.     

稻田及其毗邻杂草地寄生蜂群落结构与特征

通过在稻田及其毗邻杂草地的系统调查、采集和室内标本鉴定,获知稻田中有67种寄生蜂,隶属16科;毗邻杂草地中有96种寄生蜂,隶属19科。稻田生境中的寄生蜂物种数占稻田天敌总物种数的45．89％,杂草生境中的寄生蜂物种数占杂草地天敌总物种数的46．60％。对稻田及其毗邻杂草地寄生蜂群落的各种属性指标进行比较研究,结果表明：杂草地寄生蜂群落的丰富度、多样性、优势集中度指数均比稻田高,而均匀性指数值比稻田低。对杂草生境和稻田生境寄生蜂群落的优势种动态比较可知,寄生蜂优势种在水稻的不同生育期是不相同的,在稻田生境中,优势种稻虱缨小蜂(Anagrus sp．)出现在水稻生育前期和中后期,等腹黑卵蜂(Telenomus dignus)出现在水稻生育后期,稻苞虫黑卵蜂(Telenomus sp．)在水稻生育前中期及后期出现。然而在杂草地中,作为优势种,稻虱缨小蜂出现在水稻生育前期和中期,等腹黑卵蜂出现在水稻生育前中期和后期,稻苞虫黑卵蜂在水稻整个生育期均有出现。两种锤角细蜂(Monelata sp．1和Acropiesta sp．2)是稻田的重要优势种,但不是杂草地的优势种;相反,稻蝽小黑卵蜂(Telenomus gifuensis)是杂草地的重要优势种,但不是稻田的优势种。由此可见,杂草地生境是稻田寄生蜂的种库之一,对稻田节肢动物群落的重建和种群保存有重要影响,因而适当保留田埂杂草和稻田周围的杂草地,减少对天敌的损害,提高天敌对害虫的自然控制作用,是水稻害虫持续控制的途径之一。     

氮肥运筹对水稻氮代谢及稻田土壤氮素迁移转化的影响

稻田氮肥管理是水稻高产栽培的重要环节。解析氮肥运筹对水稻植株氮代谢生理生化特征及稻田氮素迁移转化特性的影响,对提高水稻氮肥利用效率及增加水稻种植效益有重要意义。本文综述了不同氮肥运筹模式对水稻植株氮代谢过程中相关转运蛋白的表达及氮同化关键酶活性的影响,分析了氮代谢与碳代谢相互影响的作用机制,并对施氮模式与施用方法影响稻田土壤各形态氮素的循环转化和稻田氮素损失的影响机制及可能的调控途径作了总结。我们认为,当前的研究对氮肥运筹对水稻氮代谢影响的生理层面已经有了较明确的认识,但在分子及基因层面的研究尚显缺乏;田间氮肥管理的改善对提高稻田氮素利用率起到了明显的促进作用,但在实际应用时仍存在较多问题,需进一步改进。未来的研究应着重于继续深入挖掘水稻的氮代谢潜力,采取更高效的田间氮肥管理措施,从而进一步提高稻田氮素利用效率。     

寒地稻田不同灌溉模式下稻株生长与水分消耗利用

为揭示不同灌溉模式下水稻植株生长与水分消耗利用,通过蒸渗仪与田间小区结合的方法,以常规淹灌模式作为对比,研究了三种灌溉模式的水稻植株生长与水分消耗利用。试验结果表明：水稻植株体通过水分的自我调解来适应稻田生态系统变化,灌溉模式对水稻植株各器官的湿基含水率产生显著影响（P<0.05）,控制灌溉模式能够有效地延缓水稻生育后期的根系衰老;作为水分的载体,水稻植株干物质积累量直接影响水稻的耗水量,控制灌溉模式下稻田生态系统的水稻耗水量较间歇灌溉和常规淹灌都有大幅度的降低,而水分利用效率大幅度提高;控制灌溉模式可以通过生长补偿效应来增加后期干物质的积累,从而提高籽粒产量。根据各灌溉模式水稻的腾发量结合实际降雨量,来调控稻田灌溉水量,能够有效地维持SPAC稻田生态系统平衡,保证农业和生态系统的可持续发展。研究结果可为寒地黑土区稻田生态系统水分消耗利用研究提供理论依据和技术支撑。     

稻田生态系统中丛枝菌根真菌的研究进展

水稻是世界上近一半人口的主粮作物,也被认为是研究丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与非豆科植物共生的模式寄主植物。由于研究手段的限制,长期以来对稻田AMF多样性和生态功能的认识不够深入。近10年来,随着高通量测序技术的发展,越来越多的研究表明,AMF在稻田生态系统中普遍存在。新技术的发展极大地推动了稻田生态系统中AMF生态功能及其与水稻互作的研究。本文综述了稻田生态系统丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)共生体的建立、AMF的多样性及其影响因素、AMF的生态功能、AMF在水稻栽培中的潜在应用等,并对未来AMF与水稻研究进行了展望。研究表明,AM共生体的建立依赖AMF和水稻间一系列复杂的信号识别、交换和传导机制;相较于稻田湿地环境,旱作环境水稻根中AMF的定殖率更高,而且受寄主植物、环境因子和栽培管理措施等因素影响;AMF在调控水稻生长、营养吸收、抵御环境胁迫、降低稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放等方面发挥着重要功能;AMF与其他微生物联合作用可以更好地帮助水稻吸收养分和抵御环境胁迫。基于稻田生态系统A...     

生境异质度对稻田捕食性天敌及水稻害虫的生态调节有效性

【目的】探索生境高异质度对稻田捕食性天敌及水稻害虫的生态调节有效性,了解这种策略是否会引起其他植食性昆虫成为水稻重要害虫的风险。【方法】2017-2018年连续2年种植单季稻,在稻田边缘种植花生与大豆,构建高异质性边缘生境稻田(rice paddy with high heterogeneous marginal habitats, HHR),调查HHR稻田与简单低异质性边缘生境稻田(rice paddy with low heterogeneous marginal habitats, LHR)中捕食性天敌与水稻害虫功能团的发生规律与相关性,计算益害比。【结果】2017年在HHR稻田中采集到捕食性天敌40种,1 667头;在LHR稻田中采集到捕食性天敌30种,991头。2018年在HHR稻田中采集到捕食性天敌33种,1 384头;在LHR稻田中采集到捕食性天敌34种,1 031头。HHR与LHR两类稻田中获得的捕食性天敌群落重要值P_i≥0.01的物种相似度很高,优势种相似。2017年HHR稻田的捕食性天敌物种丰富度明显高于LHR稻田,这种差异主要由群落重要值P_i<0.01的种类引起。2018年两类稻田的捕食性天敌物种丰富度没有差异。单位样方面积内的捕食性天敌个体数量,HHR中明显高于LHR,这种差异在2017年的分蘖期与成熟期达显著水平(P<0.05),在2018年的开花期极显著(P<0.01)。2017年在HHR中采集到水稻害虫22种,637头;在LHR中采集到水稻害虫19种,743头;物种相似性系数0.88。2018年在HHR中采集到水稻害虫16种,1 011头;在LHR中采集到水稻害虫16种,2 014头;物种相似性系数0.75;主要害虫物种组成结构相同。水稻害虫数量发生的时间动态分析表明,在分蘖期,虽然HHR稻田中的水稻害虫数量明显高于LHR(P<0.05),但此期害虫的数量不多,发生较轻。在孕穗期、开花期与成熟期,HHR稻田中的水稻害虫数量明显低于LHR稻田,这种差异在2017年的成熟期与2018年的孕穗期极显著(P<0.01),在2018年的成熟期差异显著(P<0.05)。2017年HHR和LHR中个体数量益害比N_pi值分别为2.62和1.33;2018年分别为1.37和0.51。【结论】具有高异质性边缘生境的稻田,能提高系统对捕食性天敌物种的涵养潜力,显著提高稻田捕食性天敌个体数量,提高益害比,具有更好的控制害虫的物质基础,促进捕食性天敌对水稻害虫的生态控制效能,不会引起其他植食性昆虫演变为水稻重要害虫风险,可为保护稻田生态系统天敌发挥生态效能提供可借鉴的策略与方法。     

东北黑土地区稻田甲烷排放时空演变及排放潜力分析

稻田甲烷排放是农业源甲烷排放的主要来源。东北黑土地区是我国最大的粮食生产基地,农业温室气体减排是实现黑土地永续利用的关键议题之一。运用稻田甲烷排放模型(CH4MOD)核算并分析了2009-2018年东北黑土地区稻田甲烷排放的时空演变特征,结合GOSAT卫星遥感数据探究了水稻生产与区域甲烷排放的时空动态联系,进一步量化了稻田甲烷对区域甲烷排放的贡献程度及不同情景下的排放潜力。结果表明,受水稻生产面积扩张和排放强度提高的影响,东北黑土地区稻田甲烷排放总量从2009年的39.05万t增加到2018年的79.53万t。东北黑土地区区域甲烷排放在季节变化和栅格单元上表现出与稻田甲烷排放较为一致的时空动态,大规模的稻田耕作可能会增加水稻生产与区域甲烷排放直接相关的可能性。随着水稻持续扩种稳产,2018年东北黑土地区水稻生产贡献了区域甲烷排放总量的15.04%,其中黑龙江省的贡献率高达31.06%。在基准发展情景下,预计2035年东北黑土地区稻田CH₄排放量较2018年增加19.5%;在粮食供给保障情景下,维持当前稻田耕作面积,水稻生产集约化程度提高,预计其稻田CH₄排放量较2018年减少0.88%;在此基础上,采取促进秸秆还田、增施有机肥、实施节水间歇灌溉等稻田管理措施将使稻田CH₄排放量增加17.8%-63.6%。以满足膳食需求和供给保障为导向,优化水稻种植结构、控制稻田耕作面积,推动技术进步、品种改良以提升单产水平,采取化肥和有机肥搭配施用、节水间歇灌溉等途径能够缓解稻田甲烷排放。研究综合运用自上而下的遥感数据和自下而上的模型运算,刻画了水稻生产与区域甲烷排放的时空联系,进一步评估了稻田甲烷的排放潜力及减排措施的减排效果,为促进东北黑土地区农业甲烷减排和生产布局优化提供了理论依据和决策参考。     

转Cry1Ab/Ac基因水稻对稻田浮游动物群落物种多样性的影响

为了解转Bt基因抗虫水稻对稻田浮游动物群落的安全性,本文以转Cry1Ab/Ac基因水稻"华恢1号"(HH1)为试验材料,以其非转基因亲本水稻"明恢63"(MH63)为对照,以浮游动物为指示生物,通过湖南湘潭基地连续3年的大田实验,研究了转Cry1Ab/Ac基因水稻对稻田浮游动物群落物种多样性的影响。结果表明:HH1与MH63两稻田生境浮游动物群落相似性高于0.70,优势种组成相似性高于0.89;浮游动物群落结构各参数的时间动态与总体分析均无显著差异;转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻HH1对稻田浮游动物群落物种多样性无不良影响。     

稻鱼系统中田鱼对资源的利用及对水稻生长的影响

稻田为鱼类等水产生物提供生境,稻田养鱼在提高水稻产量的同时,通过控制病虫害的暴发以及充分利用养分来降低化肥农药的使用.但田鱼对稻田资源的摄食(浮游植物、杂草、浮萍、田螺)及利用后转化成养分对水稻生长发育的促进作用尚缺乏研究.本研究设计了2个田间试验,通过摄像观察稻鱼系统中田鱼的活动,采用稳定性同位素分析田鱼对稻田资源的摄食,并测定水稻的生长发育进程和水稻产量.结果表明: 与鱼单养处理相比,稻田养鱼显著地促进了田鱼的活动频率并扩大了田鱼的活动范围.在稻鱼共作不投喂饲料处理下,稻田中3类水生生物(浮萍、浮游植物、田螺)对田鱼食谱的贡献率分别为22.7%、34.8%和30.0%;而投喂饲料处理下,这3种水生生物对田鱼食谱的贡献率分别为8.9%、5.9% 和1.6%,饲料的贡献率为71.0%.与水稻单作比较,稻鱼共作处理显著增加水稻分蘖期和灌浆期的叶片氮含量,延长分蘖期10~12 d,并显著提高成穗率和产量.表明稻鱼系统通过田鱼摄食稻田资源并转化为水稻可利用养分,促进了水稻生长,实现了水稻产量的提升.     

施肥对稻田生态系统气体调节功能及其价值的影响

 该文以2002年在上海市奉贤县五四农场进行的稻田生态系统田间实验为基础,对尿素施用对稻田生态系统气体调节功能（释放O2和温室气体调节）的影响进行研究。研究结果表明：1）在水稻（Oryza sativa）生长期间,施加尿素能显著增加稻田日O2释放量及其价值量;2）在水稻生长期间,施加尿素稻田综合CO2的通量及其价值并不比未施肥稻田存在显著优势,尿素施用能明显增强稻田N2O排放通量,降低稻田CH4排放通量。尿素施用对温室气体调节具有正效应,促进稻田对温室气体吸收。     

轮作制度对水稻生长季节稻田氧化亚氮排放的影响

通过盆栽试验(3次重复),研究了3种主要轮作制度对稻田水稻生长季节N₂O排放的影响。结果表明,在水稻-小麦轮作中,水稻生长季节稻田N₂O-N的排放量为4．2kg·hm^-2,显著大于双季稻-小麦轮作中早稻的排放量2．2kg·hm^-2;但两者的季节平均排放通量无明显差异,分别为117和118μg·m^-2·h^-1。同时,两者都显著大于双季稻-小麦中的晚稻和持续淹水体系中的水稻生长季节稻田N20的平均排放通量,分别为67．0和42．1μg·m^-2·h^-1,在前作为旱作小麦的2种水稻生长季节中,大于91％的稻田N2O排放量都集中在水稻生长前半期;在前作为水稻的晚稻生长季节中,稻田N₂O排放量的91％集中在中期烤田及收获前水分落干阶段,轮作制度和前作水分状况极大地影响稻田N2O的排放。     

基于模型和GIS技术的中国稻田甲烷排放估计

将一个比较成熟的稻田甲烷排放模型CH4MOD和GIS空间化数据库结合,模拟估计了中国大陆2000年水稻生长季稻田甲烷的排放。模型的空间输入参数包括:逐日气温、耕层土壤砂粒含量、外源有机质施用量、稻田水分管理模式、水稻移栽期与收获期、水稻种植面积与单产,空间分辨率为10km×10km。模拟结果表明:2000年稻田甲烷排放量为6.02Tg,其中:早稻生长季排放1.63Tg、晚稻1.46Tg、单季稻2.93Tg。提高区域稻田甲烷排放估计精度的进一步目标应放在减小输入参数误差和提高空间数据精度上,在现有数据库基础和模型———GIS技术下探讨我国稻田甲烷排放估计的不确定性范围是必要的。     

稻田生态系统多个物种共存对病虫草害的控制

建立多个物种共存的农作模式、利用物种多样性控制有害生物是农业可持续发展的重要途径.本文综述了国内外稻田物种多样性利用模式的研究进展,论述了稻田多个物种共存对水稻病、虫、草的控制效果及作用机理.稻田系统多个物种共存模式如稻田养鱼模式、稻田养鸭模式、稻-萍-鱼或稻-萍-鸭模式等,对水稻纹枯病、稻飞虱、稻纵卷叶螟和杂草有显著的控制作用;稻田系统多个物种共存的另一类模式如水稻品种多样性混合种植、稻-茭白间作和稻-湿生作物间作等,可明显降低稻瘟病等病害的发生与流行.稻田多个物种共存模式对病虫草控制的效果和机理研究仍需要从作物、分子生物学和化学生态等方面做进一步的研究探讨.     

控释氮肥对抗除草剂转基因水稻田土壤甲烷排放的影响

采用温室盆栽和静态箱-气相色谱法,研究了控释氮肥对抗除草剂转基因水稻和亲本常规水稻稻田土壤甲烷(CH4)排放的影响。供试土壤为潴育型水稻土,氮肥种类为尿素和控释氮肥。结果表明,与对照(尿素)相比,控释氮肥提高了水稻分蘖数、株高、生物量及产量。水稻品种对CH4季节性排放规律没有明显影响,CH4排放通量基本表现为,自水稻移栽后逐渐升高,移栽后62—92 d出现峰值,而后逐渐降低至水稻收获。与对照相比,控释氮肥可显著降低CH4排放通量和全生育期累积排放量。抗除草剂转基因水稻稻田土壤CH4排放通量和累积排放量均显著低于亲本常规水稻。研究认为,一次性基施控释氮肥和种植抗除草剂转基因水稻对有效减缓稻田甲烷排放具有重要意义。     

稻田节肢动物群落物种丰富度及多样性的研究(英文)

本文根据田间调查的资料和群落多样性指数的测定,比较了不同稻田和水稻不同生育期节肢动物群落物种丰富度及多样性。田间调查于1994年在福建省福州市郊区选择3种具有代表性的水稻种植区进行,在此基础上,作者运用Shannon－Wiener（1949）的平均信息（H）、Hurlbert（1971）的种间相遇机率（PIE）和Pielou（1966）的均匀度（E）指数来测定和分析稻田生态系统中节肢动物群落的丰富度及多样性。结果表明,由于受到稻田生境中各种环境因素及水稻不同生育期营养状况的影响,稻田节肢动物群落的丰富度及多样性不仅因田而异,而且随着水稻的生长发育过程有较大的波动。作者认为,稻田节肢动物群落丰富度及多样性的研究结果,可为水稻害虫的预测预报和综合治理提供重要的科学依据。文中还就群落丰富度及多样性的测定方法问题进行了讨论。