稻鸭共作对甲烷排放的影响

利用密闭箱技术,于2006和2007年研究了稻鸭复合系统CH₄的排放规律及影响因素.结果表明：与常规淹水稻田（CK）相比,由于鸭子的活动,养鸭稻田（RD）的田面水溶解氧浓度(DO)增加,CH₄的排放显著减少.2006年RD的平均CH₄排放通量为（6.84±1.49） mg·m^-2·h^-1,比CK的（10.17±1.25）mg·m^-2·h^-1降低32.7%,CH₄排放总量为（19.34±1.15） g·m^-2,比CK的（26.25±2.17） g·m^-2减少26.3%; 2007年RD的平均CH₄排放通量为(7.68±0.74) mg·m^-2·h^-1,比CK的（9.53±0.40）mg·m^-2·h^-1降低19.0%, CH₄排放总量为（18.41±1.05）g·m^-2,比CK的（22.81±0.75） g·m^-2减少19.3%.在水稻全生育期,各处理CH₄的排放通量分别在分蘖期和抽穗期出现2个排放高峰;CH₄排放通量的季节变化与土壤温度和土壤水溶性有机碳含量呈显著正相关,但与土壤总有机碳含量相关不显著.     

稻-鸭复合生态系统产甲烷细菌数量

采用厌氧培养箱技术 ,用最大或然数计数法 (MPN法 )和滚管法同时测定稻 -鸭复合系统和常规稻作系统早稻不同生育期土壤中的产甲烷细菌数量。结果表明 :(1)两系统产甲烷菌数量具有明显的季节变化规律。水稻返青期前 ,两系统的产甲烷菌数量相差不大 ,随着水稻生育期的推进 ,两处理的产甲烷菌数量逐渐增加 ,均在分蘖盛期明显增高 ,孕穗期达到最高 ,乳熟期又显著减少 ,生长后期又有所回升。(2 )稻田围栏养鸭能减少稻田中的产甲烷菌数量 ,特别是减少了稻田甲烷排放高峰期的产甲烷菌数量。在水稻分蘖盛期和孕穗期 ,MPN计数法中 ,稻 -鸭复合生态系统低于常规稻作系统 2 0 .0 %～ 96 .9% ;滚管法计数中 ,前者比后者降低 33.3%～ 98.1% ,两系统的产甲烷菌数量之间的差异均达极显著水平。 (3)产甲烷细菌对甲醇、异丙醇、CO2 / H2 、乙酸钠有嗜好表现 ,对甲胺、甲酸、甲胺 甲醇 甲酸 异丙醇 乙酸钠 (混合基质 1)、甲酸 甲醇 异丙醇 乙酸钠 (混合基质2 )、甲醇 异丙醇 乙酸钠 (混合基质 3)有不适应的表现     

湿地稻-鸭复合系统中水稻纹枯病的变化规律

为了探明稻田养鸭对水稻纹枯病的发生、发展的影响 ,为稻 -鸭复合系统中水稻纹枯病的防治提供依据 ,笔者在中稻、晚稻田进行了稻田养鸭试验。试验结果表明 ,在中稻田每 6 6 6 .7m2 放养体重 15 0 g左右鸭子 15～ 2 0只 ,能使纹枯病病蔸率减少5 6 .0 % ,病株率减少 5 7.74 % ,同时比用井岗霉素防治的小区病蔸率下降 9.0 % ,病株率下降 15 .2 5 % ,病情指数比空白对照下降2 6 .4 6 ,比施用井岗霉素的施药区减少 0 .95 ;防治效果显著 ,基本可控制纹枯病的危害     

稻鸭共作生态系统中N2O排放及经济效益评价

稻鸭共作技术是中国传统农业的精华,研究稻鸭共作生态系统中N2O排放产生的环境效应并对其经济价值进行评价,为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据.采用静态箱技术,研究稻鸭共作生态系统N2O排放规律,并运用增温潜势对稻鸭共作生态系统N2O排放的温室效应及经济效益进行了估算.结果表明,稻鸭共作生态系统N2O排放呈现明显的日变化和季节变化.N2O日变化与鸭子的活动呈现明显的相关性,其排放峰值出现在清晨和16:00;N2O季节变化幅度较大,排放峰值出现在水稻成熟期.在施用等量基肥条件下,稻鸭稻田排放的N2O高于常规稻田,其平均排放通量分别为(149 46±25.81)μg·m-2·h-1和(138.84±25.26)μg·m-2·h-1,产生的温室效应成本分别为283.14yuan·hm-2和265.47yuan·hm-2.除去N2O排放产生温室效应的环境成本,采用稻鸭生态种养技术的经济效益为7687.66yuan·hm-2,比常规不养鸭稻田增加1932.33 yuan·hm-2.可见,稻鸭共作技术仍具有较好的推广价值.     

湿地甲烷排放研究若干问题的探讨

甲烷是大气中最重要的温室气体之一,天然湿地是全球目前已知的最大排放源,每年向大气中排放的CH4约占全球CH4排放量的21％。本文就天然湿地甲烷排放研究的若干问题,包括研究方法、影响因素以及排放通量的时空变异性进行了探讨,最后对有关湿地甲烷排放模型进行了简单介绍,并对今后的研究方向提出了几点建议。     

根区施加鸭排泄物对水稻生长及甲烷排放的影响

为阐明鸭排泄物在根区表层分布对水稻生长和释放甲烷的影响, 以黄华占和麻鸭排泄物为材料, 采用隔离根区的方式进行了水稻培养的室内试验, 设计了三个排泄物施加位置处理包括近根部施加排泄物(NR)、远根部施加排泄物(FR)、内外同时施加排泄物(NFR)和不添加排泄物的对照(CK), 测定了水稻株高、生物量、根系活力、叶绿素含量和甲烷排放量等指标的变化。结果表明, 24 天后, NR、FR 和NFR 处理中水稻株高相比对照显著增加了11%、17%和16%, FR 和NFR 处理的日均株高增长量比对照增加了46%和35%, 水稻基部施加鸭排泄物有助于株高的增长。与对照相比, NFR、FR 处理的地上部分生物量显著增加了19%和20%, 排泄物处理NFR、FR、NR 中的根系生物量相比对照显著升高了40%、80%和42%, 不同位置施加鸭排泄物造成了水稻地上部分和根系生物量的显著变化。FR 处理的根冠比相比对照显著升高了45%。NFR、FR 和NR 处理中的地上植株含水率均没有显著差异。相比对照, 施加鸭排泄物的处理FR、NFR 中水稻叶片的叶绿素含量显著提高了5.5%和8.0%, 施加排泄物处理NFR 中水稻根系活力显著高于对照67%, 排泄物的施加有利于水稻生长。NR 和FR 处理的甲烷排放通量在第24 天和对照相比显著降低了59%和47%, 总之, 在根区不同位置施加鸭排泄物对水稻生长和甲烷排放特性有显著的影响。     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻季磷循环

稻鸭共生是对中国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间对比试验,以常规稻作为对照,采用投入产出法,分析"稻鸭共生"生态系统P的输入输出及循环情况。结果表明:"早稻-鸭"共生生态系统P输出为52.28kg·hm-2,其中鸭产品P为1.71kg·hm-2;"晚稻-鸭"共生生态系统P输出为83.24kg·hm-2,其中鸭产品P为6.17kg·hm-2;在早、晚稻两季,"稻鸭共生"系统在目前的P养分投入水平下,降低了土壤P的亏缺量;鸭子系统P输入主要来自系统外投入的饲料P;鸭粪P在系统内循环利用,两季循环率分别为12.5%和13.5%;两季稻作后,"稻鸭共生"土壤截存的P量为195.41kg·hm-2,比常规稻作显著提高了36.9%;"稻鸭共生"可对稻田土壤增加鸭粪P为17.75kg·hm-2。     

稻鸭共生对稻田水生动物群落的影响

通过稻田共生的田间试验,利用水生动物取样的方法,对稻鸭共生中稻田水生动物的种类及数量进行定性定量分析。结果表明:各类水生动物的种类数与水的动静有关,放鸭越多,种类数越少,水源区最少,为15种;且稻田水生动物种类出现频次的分布符合C.R aunk iaer频度定律。各类水生动物的数目和生物量均按水源区、对照区、少鸭区、多鸭区的顺序下降。用M arga lef多样性指数公式计算各处理的多样性指数,以对照稻田的多样性指数2.15为最高,水源区和放鸭的稻田均不高,放鸭越多,多样性指数越低。     

污水排放对红树林湿地生态系统的影响

利用湿地处理工农业和城市生活污水 ,是过去十多年来污水生物处理的主要研究课题之一。大量的研究表明 ,湿地具有很强的处理污水的潜力[1]。红树林湿地是分布在热带和部分亚热带海岸的典型海岸带湿地生态系统 ,长期以来被认为是排放污水和废水的便利场所。研究者认为 ,红树林湿地系统与其它类型的湿地一样具有潜在的净化污水的能力[2 ,3]。Ｎｅｄ ｗｅｌｌ建议 ,红树林可以被更积极地加以利用和管理 ,作为整体污水处理设施的最后阶段 (理由是红树林生态系统对营养富集和富营养化具有良好的耐性 ) ,将初级处理污水排放到红树林生态系统内 (传…     

盐分对湿地甲烷排放影响的研究进展

当前在全球气候变化和人类活动双重作用下,湿地正在或者将要面临着显著的盐分变化形势,尤其是内陆和滨海咸化湿地。湿地是大气甲烷的重要排放源。甲烷排放是甲烷产生、氧化和传输过程综合作用的结果。盐分变化将影响湿地水-土环境,降低植物群落初级生产力和有机物积累速率,改变微生物主导的有机物矿化速率和途径等,进而改变湿地生态系统的结构和功能,影响湿地甲烷产生、氧化、传输和排放系列过程。本文综述了盐分(浓度与组成)对湿地甲烷产生与排放的影响结果,从底物供给、微生物(产甲烷菌和甲烷氧化菌等)数量、活性与群落组成、酶活性、植物、电子受体、p H和氧化还原电位等几个关键方面分析了盐分影响湿地甲烷排放过程的内在机制。在此基础上提出了今后需重点关注的5个方面:1)加强盐分浓度与组成对湿地甲烷产生、氧化、传输与排放影响的系统性、框架性研究;2)深入探讨盐分背景、变化幅度与速率的耦合如何影响湿地甲烷系列过程;3)不同离子组成及其交互效应如何影响湿地甲烷动态过程;4)结合生物学、基因组学及同位素技术等,加强湿地产甲烷菌与甲烷氧化菌与盐分的关系及其响应研究;5)湿地甲烷对盐分变化响应的时空分异规律。     

湿地微生物介导的甲烷排放机制

湿地生态系统是陆地上巨大的有机碳库,同时也是大气中甲烷(CH_4)的主要排放源。由于CH_4对全球的增温潜能是CO2的34倍,因此关于湿地CH_4排放在全球气候变化中有关碳汇、碳源的研究具有极其重要的意义。全球80%–90%的CH_4排放离不开微生物活动,湿地生态系统中产CH_4菌和CH_4氧化菌的种类组成、数量及功能与CH_4通量密切相关,但基于湿地生态系统中介导CH_4循环的功能微生物对甲烷排放通量的影响及作用机制研究相对比较分散。为更好地认识微生物介导的CH_4排放过程的微生物调控机制,本文综述了湿地生态系统中参与CH_4循环的功能微生物,对介导CH_4循环相关微生物活性的影响因子进行了回顾,重点总结了湿地生态系统微生物介导的CH_4排放机制,并对未来的相关研究方向进行了展望。由于湿地微生物介导的碳循环过程也可能决定了湿地生态系统对全球气候变暖的反馈,因此本文也能为全球气候变化研究提供微生物方面的参考。     

辽河口滨海湿地CH4排放特征及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法,于2016年6—11月连续观测辽河口芦苇湿地、翅碱蓬湿地和裸滩湿地的CH_4排放速率,同时测定温度、氧化还原电位(Eh)、pH值和电导率(EC)等相关环境因子的动态变化。结果表明,3种类型湿地的CH_4排放具有明显的季节变化特征,均呈先上升后下降趋势。芦苇湿地、翅碱蓬湿地(涨潮前)和裸滩湿地(涨潮前)CH_4排放通量变化范围分别为0.447—10.40、0.045—0.509 mg m~(-2) h~(-1)和0.016—0.593 mg m~(-2) h~(-1),观测期内排放通量均值相应为(3.699±3.679)、(0.165±0.156) mg m~(-2) h~(-1)和(0.198±0.191) mg m~(-2) h~(-1),不同类型湿地之间差异显著(P0.01),芦苇湿地裸滩湿地(涨潮前)翅碱蓬湿地(涨潮前)。涨潮过程中,翅碱蓬湿地和裸滩湿地的排放速率分别变化在0.009—0.353 mg m~(-2) h~(-1)和0.018—0.335 mg m~(-2) h~(-1),观测期间其排放速率均值分别为(0.119±0.132) mg m~(-2) h~(-1)和(0.131±0.103) mg m~(-2) h~(-1),明显低于涨潮前(P0.01)。不同湿地类型间CH_4排放通量与电导率(EC)呈显著负相关(P0.01)。研究结果表明,潮汐和电导率均为影响辽河口不同类型湿地中CH_4排放的关键因子。     

Role of rice in mediating methane emission

Methane emitted at different plant conditions through the different organs of rice plants was studied using a closed chamber technique under the laboratory, phytotron, and greenhouse conditions in order to clarify and quantify the role of different organs of rice plant as methane emission sites. Rice plants grown in flooded soils emit methane to the atmosphere via the aerenchyma of leaves, nodes and panicles. Emission through the rice plants is controlled by diffusion. No methane is emitted via the transpiration stream. Leaves are the major release sites at the early growth stage while nodes become more important later. Cracks and porous structure were found in the nodes. Panicles generally contribute little to methane emission. Increasing water depth temporarily reduces methane emission while concentration gradients in rice plants readjust to unsubmerged emission sites. Methane emissions in rice plants cease only when the plants become totally submerged.     

Effects of ammonium-based fertilisation on microbialprocesses involved in methane emission from soilsplanted with rice

The emission of the greenhouse gas CH₄ from ricepaddies is strongly influenced by management practicessuch as the input of ammonium-based fertilisers. Weassessed the impact of different levels (200 and 400kgN.ha^–1) of urea and (NH₄)₂HPO₄on the microbial processes involved in production andconsumption of CH₄ in rice field soil. We usedcompartmented microcosms which received fertilisertwice weekly. Potential CH₄ production rates weresubstantially higher in the rice rhizosphere than inunrooted soil, but were not affected by fertilisation.However, CH₄ emission was reduced by the additionof fertiliser and was negatively correlated with porewater NH ₄ ^plus concentration, probably as theconsequence of elevated CH₄ oxidation due tofertilisation. CH₄ oxidation as well as numbersof methanotrophs was distinctly stimulated by theaddition of fertiliser and by the presence of the riceplant. Without fertiliser addition,nitrogen-limitation of the methanotrophs will restrictthe consumption of CH₄. This may have a majorimpact on the global CH₄ budget, asnitrogen-limiting conditions will be the normalsituation in the rice rhizosphere. Elevated potentialnitrifying activities and numbers were only detectedin microcosms fertilised with urea. However, asubstantial part of the nitrification potential in therhizosphere of rice was attributed to the activity ofmethanotrophs, as was demonstrated using theinhibitors CH₃F and C₂H₂.     

湿地碳排放及其影响因素

湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用.湿地独特的土壤、水文和植被条件,使得其在低氧环境下能不断累积碳,并同时释放大量温室气体——CH4和CO2,因此湿地的碳排放近年来成为全球气候变化研究关注的重点问题.湿地的土壤状况、水文条件及植被类型的不同导致湿地CH4和CO2的排放具有极强的时空变异性.土壤温度与CH4和CO2排放呈正相关关系;水位条件对湿地温室气体的排放有一定影响,在一定范围内,土壤的厌氧环境导致CH4排放量增大,CO2排放量减小;植被影响到温室气体产生、氧化和排放各个方面,因物种而异.     

Characteristics of methane emission fluxes in the Zoigê Plateau wetland on microtopography

AimsThe Zoigê Plateau, as a very important wetland distribution region of China, was the major methane (CH₄) emission center of the Qinghai-Xizang Plateau. The objective of this study is to study the effects of microtopographic changes on CH₄ emission fluxes from five plots across three marshes in the littoral zone of the Zoigê Plateau wetland.
Methods CH₄ emission fluxes were measured in five plots across three marshes in Zoigê Plateau wetland using the closed chamber method and Fast Greenhouse Gas Analyzer from May to October in 2014.
Important findings During the growing season, mean CH₄ emission fluxes from the permanently flooded hollow (P-hollow) and hummock (P-hummock) in the Zoigê Plateau wetland were 68.48 and 40.32 mg·m^-2·h^-1, while mean CH₄ emission fluxes from the seasonally flooded hollow (S-hollow) and hummock (S-hummock) were 2.38 and 0.63 mg·m^-2·h^-1. CH₄ emission fluxes from non-flooded lawn was 3.68 mg·m^-2·h^-1. Mean CH₄ emission fluxes from five plots across three sites was 23.10 mg·m^-2·h^-1, with a standard deviation of 30.28 mg·m^-2·h^-1 and the coefficient of variation was 131%. We also found that there was a significant and positive correlation between mean CH₄ emission fluxes and mean water table depth in the five plots across three sites (R² = 0.919, p < 0.01), indicating that water table depth was controlling the spatial variability of CH₄ emission fluxes from the Zoigê Plateau wetland on microtopography. CH₄ emission fluxes in the P-hollow, P-hummock, and S-hummock showed an obvious seasonal pattern, which was not observed in the lawn and S-hollow. However, CH₄ emission peaks were observed in all the plots during summer and/or autumn, which could be closely related to the water table depth, soil temperature, and the magnitude of litter mass. In addition, we found that the CH₄ emission flux in the P-hollow was much higher than the other four plots in the Zoigê Plateau wetland, suggesting that CH₄ in the P-hollow could be often transported to the surface by ebullition and CH₄ emission from the Zoigê Plateau wetland may be under estimated in the past.     

美国俄亥俄州人工河滨湿地甲烷排放

2008年11月-2009年10月,在美国俄亥俄州哥伦布市Olentangy河河滨湿地,运用静态箱·气相色谱法对比研究了不同水文模式和植被生长状况下2种植被类型(人工植被和自然植被)淡水河滨恢复湿地甲烷(CH4)排放的时空规律,探讨了湿地土壤温度、水文条件、植被和土壤碳含量等因子对CH4排放的影响.结果表明,人工植被和自然植被湿地CH4排放通量均有明显的季节变化规律,但自然植被的淡水湿地CH4排放量仍明显高于人工植被湿地的排放量,其年排放量分别为68和114gCH4-C· m-2·a-1(P＜0.05),这是由于自然植被湿地相对于人工植被湿地有着更高的累积生产力.在2个实验湿地中,淹没深水区比干湿交替区有更高的CH4排放量,CH4排放通量的中值(平均值)分别为4.7(59.9)和0.09( 1.17)mg·m-2·h-1(P＜0.01),波动的水文相对于静止水文条件可减少CH4排放量.并且,实验湿地CH4排放通量与土壤温度和土壤有机碳含量有一定的相关性.因此,可通过对湿地进行适当的植物配置和水文条件等设计和管理措施有效地减少CH4排放.     

Influence of rice cultivar on methane emission from paddy fields

Influence of rice cultivars on CH₄ emissions from a paddy field was studied using four Japonica types, two Indica types, and two Japonica/Indica F₁ hybrids. In addition, the suppression of CH₄ emission by interrupting irrigation at the flowering stage was investigated. Patterns of seasonal variation in CH₄ emission rates were similar among the eight cultivars. Two of the Japonica types showed the maximum and minimum CH₄ emissions among the cultivars investigated. Neither the number of tillers, shoot length, shoot weight, and root weight correlated with the CH₄ emission rates at the tillering and reproductive growth stages. Following temporary interruption of irrigation at the flowering stage, CH₄ emission rates decreased drastically and remained at very low levels until the harvesting stage, indicating its great effectiveness for the suppression of CH₄ emission from rice paddies.