稻田生态系统温室气体排放影响因素的研究进展
农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展

第23卷第4期中国农业气象2002年11月农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展Ξ谢军飞,李玉娥(中国农业科学院气象研究所,北京 100081)摘要:根据近几年国内外相关文献,对农田土壤中二氧化碳、甲烷与氧化亚氮排放相关机理及影响因子进行了归纳,并介绍了动物废弃物施用于农田土壤所导致的温室气体排放的变化情况;同时还对一些与土壤温室气体排放影响因素有关的定量模拟方程进行了介绍。
关键词:温室气体;排放机理;影响因素;模拟方程中图分类号:S16119 文献标识码:A 文章编号:1000-6362(2002)04-0047-06 全球气候变化是温室气体浓度增加、土地与植被变化、地球的大气物理化学作用等各种因素综合作用的结果,其中人类活动所造成的大气中温室气体浓度急剧增加已成为全球变化最主要的因素。
联合国政府间气候变化专门委员会IPCC(The Inter2 governmental Panel on Climate Change)第3次评估报告指出:在1990~2100年,全球平均气温很可能上升114~518℃[1]。
农业生产是一种大规模的人类活动,农田土壤是重要的温室气体[二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)]的源汇。
通过对农田土壤中温室气体的排放进行准确测量,研究分析其机理和影响因素,正确地评价农田土壤对大气中主要温室气体浓度变化的贡献,有助于我们对温室气体排放量及其规律和减排措施的正确了解,从而为温室气体减排以及减少气候变化预测的不确定性提供理论依据[2]。
1 农田土壤中二氧化碳(CO2)的产生过程与影响因素111 农田土壤中CO2的产生过程CO2是大气中最重要的温室气体,其排放量及对气候变暖的贡献远超过其它温室气体。
土壤中CO2产生的过程通常又称为“土壤呼吸”,其强度主要取决于土壤中有机质的数量及矿化速率、土壤微生物类群的数量及活性、土壤动植物的呼吸作用等。
CO2排放实际是土壤中生物代谢和生物化学过程等所有因素的综合产物,通常可使土壤空气中CO2浓度升高到3000mg/kg,约是大气中的10~50倍。
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述

节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述节水灌溉是一种有效的农业灌溉方式,通过减少水的使用量来达到保护水资源、提高水资源利用效率的目的。
与传统的灌溉方式相比,节水灌溉还会带来一些额外的影响和问题,其中一个主要问题就是温室气体排放。
本文将对节水灌溉的稻田温室气体排放进行综述,以期了解其对环境和气候的影响。
稻田是温室气体的主要排放源之一。
稻田常年湿润的环境条件导致了甲烷(CH4)的大量排放。
甲烷是一种温室气体,具有比二氧化碳(CO2)更强的温室效应。
稻田中的植物残渣和有机物在缺氧条件下分解时产生甲烷。
而传统的稻田灌溉方式往往是以稻田底部的水中气缺氧状态维持稻田的湿润环境,这种灌溉方式会加剧甲烷的排放。
由于节水灌溉的灌溉水使用量较少,可以减少稻田中的水分饱和程度,从而降低甲烷的排放。
研究表明,相比传统灌溉方式,节水灌溉可以减少稻田中的甲烷排放量。
这是因为节水灌溉使稻田底部的水分饱和程度降低,从而减少了甲烷的产生速率。
节水灌溉也会导致稻田土壤中氮素的浓度降低,进而减少与甲烷产生相关的微生物活性,也有助于减少甲烷的排放。
稻田温室气体排放研究还需进一步探索其他温室气体排放问题,如二氧化氮(N2O)等。
二氧化氮是另一种重要的温室气体,其排放量与稻田中的施氮量和氮循环过程密切相关。
节水灌溉可能会改变稻田中氮素的转化和释放过程,从而对二氧化氮排放产生影响。
未来的研究还需要将节水灌溉与二氧化氮排放之间的关系进行深入研究。
节水灌溉是一种有效的农业灌溉方式,但其对稻田温室气体排放也会产生一定的影响。
节水灌溉可以减少稻田中的甲烷排放,但在特定环境条件下,也可能增加甲烷的排放。
节水灌溉还可能对稻田中的二氧化氮排放产生影响。
在实际应用中,需要根据具体情况综合考虑各种因素,寻求最合适的稻田节水灌溉策略。
未来的研究也需要进一步探索节水灌溉与稻田温室气体排放的关系,以更好地理解其对环境和气候的影响。
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述

节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述【摘要】稻田温室气体排放对环境造成了严重影响,而节水灌溉技术被认为是减少稻田温室气体排放的有效手段。
本文对节水灌溉技术在稻田温室气体排放中的作用进行了综述。
首先介绍了节水灌溉技术对稻田温室气体排放的影响,包括减少水稻生长过程中的甲烷排放。
其次总结了目前稻田温室气体排放的研究现状,分析了温室气体排放与节水灌溉的关联性。
接着探讨了节水灌溉对减少温室气体排放的作用,并提出了节水灌溉在减少稻田温室气体排放方面的挑战。
结论指出节水灌溉在减少稻田温室气体排放中具有重要作用,但仍需进一步研究和完善。
本文旨在为相关研究提供参考和指导,促进节水灌溉在减少稻田温室气体排放方面的应用和发展。
【关键词】节水灌溉、稻田、温室气体排放、研究、综述1. 引言1.1 节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述节水灌溉技术可以有效降低水稻的田间水耗,减少氮肥和农药的使用量,从而降低温室气体的排放。
一些研究表明,采用节水灌溉技术后,稻田中温室气体排放量显著减少,特别是甲烷和一氧化二氮排放量明显下降。
也有研究指出,节水灌溉可能会导致土壤中氧气含量降低,从而促进氟气和氧化亚氮等温室气体的释放。
综合现有研究成果来看,节水灌溉技术对于减少稻田温室气体排放具有一定的积极作用,但其具体影响需要进一步深入研究。
未来的研究应该更加注重节水灌溉与温室气体排放的关联性分析,探讨节水灌溉在减少温室气体排放方面的潜力和挑战,为农业生产的可持续发展提供更多有价值的信息。
2. 正文2.1 节水灌溉技术的影响节水灌溉技术是指通过科学合理的水资源管理和灌溉技术手段,实现农田灌溉用水的有效利用,减少浪费和提高灌溉效率。
节水灌溉技术在稻田生产中的应用对减少温室气体排放具有重要影响。
节水灌溉技术可以减少农田水氮排放。
传统的灌溉方式往往造成农田中氮素的流失,导致氮气体排放增加。
而节水灌溉技术能够减少灌溉水的使用量,降低了农田中的氮素流失,从而减少了氮气体的排放。
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述

节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述节水灌溉在稻田中的应用已经成为了农业生产中的一个重要话题。
虽然节水灌溉可以显著降低水资源的使用量,但是其对温室气体排放的影响却鲜有系统化的研究。
本文将对节水灌溉在稻田中的温室气体排放研究进行综述,以期为相关领域的研究提供一定的借鉴和参考。
一、节水灌溉技术在稻田中的应用节水灌溉技术是指通过一系列措施和技术手段,以减少灌溉水的量和提高水分利用效率为目的的灌溉方式。
在稻田中,节水灌溉技术可以具体包括滴灌、喷灌、渗灌等多种灌溉方式。
这些灌溉方式相对于传统的泵灌方式可以显著减少水资源的使用,提高了水分的利用效率,对于农业生产中的节水也具有积极意义。
二、节水灌溉对稻田温室气体排放的影响1.温室气体排放稻田温室气体排放主要包括甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)两种气体。
甲烷是一种对温室效应贡献最大的气体,在全球变暖中发挥着重要作用。
稻田是甲烷的主要来源之一,而且有研究表明,稻田地区的温室气体排放占到全球排放总量的相当大比例。
而CO2则主要来自于土壤有机质的分解和氧化产生。
节水灌溉技术对稻田温室气体排放的影响一直是学术界和农业生产者们关注的焦点。
一方面,节水灌溉可以显著减少稻田中的水分利用,从而减少了甲烷的产生。
由于减少了水分的输送和排放,滴灌、喷灌等节水灌溉方式也能够降低CO2的排放量。
有研究指出,节水灌溉技术也可能会改变土壤中的温度和湿度等环境因素,从而影响甲烷的产生和排放量。
三、研究进展和问题研究1. 研究现状2. 存在的问题和展望尽管目前已经开展了一些关于节水灌溉对稻田温室气体排放的研究,但是仍然存在许多问题有待解决。
节水灌溉对甲烷和CO2排放的影响机制尚不清楚,需要开展更多的研究来揭示。
虽然节水灌溉技术可以减少水资源的使用,但是也可能会改变稻田土壤的环境和微生物等因素,对温室气体排放产生影响,因此需要更加深入的研究。
需要结合当地的气候、土壤、作物等特点,探索出更加适合的节水灌溉技术,以期尽可能减少温室气体排放。
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述

节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述1. 引言1.1 研究背景节水灌溉是指在农田灌溉的过程中,通过科学的技术手段和管理措施,实现在最少的水量下实现最高的产量。
随着全球气候变化和水资源的日益紧缺,节水灌溉已经成为农业生产中的重要环节。
稻田作为我国重要的粮食生产基地之一,节水灌溉在稻田中的应用备受关注。
过去,传统的灌溉方式往往存在水资源浪费严重的问题,不仅增加了农业生产的成本,同时也加剧了地下水位下降的趋势。
而节水灌溉的应用则能有效减少用水量并提高灌溉水利用效率,对于保护水资源和实现农业可持续发展具有重要意义。
在节水灌溉的研究人员也开始关注其对温室气体排放的影响。
温室气体排放是导致气候变化的主要原因之一,而农业生产中的温室气体排放主要来自于土壤有机质的分解和施肥过程中的氮氧化物排放。
探究节水灌溉对温室气体排放的影响,可以为减少农田对气候变化的负面影响提供重要参考。
1.2 研究目的研究目的是通过对节水灌溉在稻田中的应用以及其对温室气体排放的影响进行综述,探讨节水灌溉对减少温室气体排放的潜在作用。
通过介绍温室气体排放的测量方法和现有研究进展,分析目前对于节水灌溉和温室气体排放之间关系的研究情况。
在此基础上,总结存在的问题和挑战,为未来研究提供指导和建议,进一步推动节水灌溉在稻田中的应用,并提高水稻生产的效率和可持续发展水平。
通过本文的研究,旨在为节水灌溉技术的推广和应用提供科学依据,促进农业生产的可持续发展,减少温室气体排放对环境造成的影响,推动生态文明建设。
1.3 研究意义引言部分对于研究意义的内容应包括:节水灌溉在稻田中的应用已经成为现代农业的重要发展趋势,旨在提高水资源利用效率、减少水资源浪费和保护生态环境。
通过对节水灌溉技术在稻田中的应用研究,可以有效改善农田的水分利用效率,提高农作物产量和品质。
减少农业灌溉对地下水和地表水的开采,有助于缓解水资源供需矛盾和保护水资源的可持续利用。
在当前全球变暖和气候变化的背景下,减少温室气体排放已成为各国政府和社会各界的共同责任。
节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述

节水灌溉的稻田温室气体排放研究综述近年来,随着全球气候变暖和环境问题的日益严重,节水灌溉在农业领域得到了广泛的关注和应用。
而稻田作为全球重要的粮食作物之一,其耗水量和气体排放量已成为一个值得关注的问题。
本文对节水灌溉的稻田温室气体排放研究进行了综述。
稻田作为湿地生态系统,其气体排放主要包括甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)两种气体。
甲烷是一种重要的温室气体,它的温室效应比二氧化碳高20倍左右。
稻田中甲烷的排放主要来自于水稻异氧呼吸和甲烷生成过程。
而二氧化碳则主要来自于稻田土壤呼吸和秸秆分解。
节水灌溉可以通过减少稻田中水分的蒸发量,从而减少水稻的需水量,进而减少气体排放量。
研究表明,与传统灌溉相比,节水灌溉能够显著减少稻田中的甲烷排放量。
在不同的节水灌溉方式中,推荐的是灌溉稻田的水层深度与水稻种植的生长期相适应,即在种植期间保持一定的水层深度,同时在非种植期间降低水层深度。
值得注意的是,节水灌溉对稻田二氧化碳的排放影响并不明确。
一些研究表明,节水灌溉可以显著降低二氧化碳排放量,原因是节水灌溉减少了土壤中有机质的降解速率。
也有研究认为节水灌溉不一定能够降低二氧化碳排放量,因为节水灌溉可能导致土壤的厌氧条件改变,从而使得土壤中的有机碳分解速率增加。
还有学者研究了不同施肥方式对稻田温室气体排放的影响。
研究发现,与传统施肥相比,有机肥料和慢释放肥料的使用能够显著降低甲烷排放量,但对二氧化碳排放量的影响不明显。
节水灌溉可以显著减少稻田中的甲烷排放量,但对二氧化碳排放量的影响不确定。
施肥方式也会影响稻田温室气体的排放。
未来的研究应该进一步探讨节水灌溉与不同施肥方式对稻田温室气体排放的综合效应,从而为减少稻田温室气体排放提供科学依据。
稻田温室气体(CH4和N2O)排放影响因素及其减排措施研究进展

2 0 1 5年 第 4期
1 41
稻田温室气体 ( C H 4 和N 2 o) 排放影响因素 及其减排措施研究进展
易 琼 .唐 拴 虎
( 广东 省农科 院农 业 资源 与环境 研究 所/ 农业 部南 方植 物 营养 与肥料 重 点实验 室/ 广东 省养 分资 源循 环利 用与 耕地 保育 重点 实验 室 ,广东 广 州 5 1 0 6 4 0 ) 摘 要 : 甲烷 ( C H ) 和氧化 亚 氮 ( N : 0) 是 重要 的两种 温 室气 体 , 近一个 世 纪 以来 , 大气 中这 两种 气体 浓度 持 续升高, 进 而引起 温室 效应 明显 加剧 和气候 变 暖等极 端 气候 的频繁 出现 。稻 田生 态 系统是 大气 C H 和N , 0 的
中图分 类号 : S 1 3 ; X1 7 1 . 5 文献 标识 码 : A 文章编 号 : 1 0 0 4 — 8 7 4 X( 2 0 1 5 ) 0 4 — 0 1 4 1 — 0 6
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Re s e ar C 1 n … pr 一 ogr e s s O J I t  ̄ e ml ● s s l ● O n i ‘ nnUe 一 nC e f 一 t ac or s and 1 r e dUCt 1 J ● i 0n
迄今为止被人们公认的广泛应用的效果明显且持久的减排措施相对较少因此要实现减排效果最大化就必须综合考虑土壤性质作物品种种植制度和耕作方式水肥管理以及时空差异等影响因素尽可能地明确各因素间的协同作用和负效应同时结合环境经济和社会效益来开发和选择适宜的减排措施如在有效控制稻田灌排的同时优化氮肥施用结合抑制剂等
Ab s t r a c t : Me t h a n e( C H 4 ) a n d n i t r o u s o x i d e( N 2 0 )a r e i m p o r t a n t g r e e n h o u s e g a s e s . T h e c o n c e n t r a t i o n o f t h e t w o
农田土壤温室气体产生机制及影响因素研究进展

3 减排措施
随着温室气体产生机理和释放机制的深入研究,有关温室气体减排措施方面的研究报道逐渐增多。研究发现,水肥管理可有效控制温室气体排放,例如沼渣肥与化肥结合施用可有效降低稻田CH4的排放[69];长期施用有机肥对削弱土壤碳释放,抑制大气CO2浓度升高具有重要作用[70];包膜型控释肥能极显著地降低稻田N2O的排放量[71];控释肥料、长效碳酸氢铵和缓释尿素能明显减少玉米田土壤N2O排放[21];铵态氮能抑制旱地土壤CH4释放,促进土壤CH4的氧化[72];脲酶抑制剂(氢醌)和硝化抑制剂(双氰胺)可协同抑制水稻田土壤N2O和CH4的排放[73-74]。间歇灌溉可减少稻田温室气体排放[75];将冬水田改为水—旱轮作可达到温室气体减排的目的[13]。另外,化感物质(苯甲酸和对叔丁基苯甲酸)对土壤N2O释放有明显的抑制作用,且随着浓度的增大,其抑制效果越显著[76];纤维素碳源对设施栽培土壤CH4氧化的抑制作用小,高浓度的甲醇则对CH4氧化具有强烈的抑制作用,而适当浓度的甲醇可极大地促进土壤CH4的氧化,减少CH4释放[77]。
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1 稻 田 生 态 系 统 温 室 气 体 排 放 的 主 要 影 响 因 素
1 . 1 品 种 类 型
具有 更 大 的 全 球 增 温 潜 势 , 相 当于 C O 的 2 9 8 倍[ 3 ] 。可 见 , 采 取 各 种 切 实 可 行 的 措 施 来 减 少 C H 和 N 0 的排放 对于 缓减 温室 效应势 在 必行 。
全 球变 暖是 威 胁 人 类 生存 的重 大 环 境 问 题 , I P C C第五 次评 估报 告l 1 显示 , 在 1 8 8 0 — 2 0 1 2年 期 间的全 球地 表平 均温 度升 高 了 0 . 8 5 ℃, 且 仍 将 持 续 变 暖 。普 遍认 为 , 全 球 变 暖 主 要 归 因于 人 为 排 放 温室 气体 的 增加 。《 国家 中长期 科 学 和 技 术 发 展 规划 纲要 ( 2 0 0 6 — 2 0 2 0年 ) 》 明确 指 出_ 2 ] , 全 球 环
应用。
关键词 : 稻 田; 温类号 : ¥ 1 6 文 献标 识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 2 — 2 7 6 7 ( 2 0 1 5 ) 0 5 — 0 1 4 5 — 0 4 D OI : 1 0 . 1 1 9 4 2 / j . i s s n l 0 0 2 — 2 7 6 7 . 2 0 1 5 . 0 5 . 0 1 4 5
温潜 势 ( G W P: Gl o b a l Wa r mi n g P o t e n t i a 1 ) 相 当 于 C O 。 的 2 5倍 。尽管 N。 O是 大 气 中 一种 含 量更 低 的痕 量温 室气 体 , 但 它在 大气 中滞 留时 间较长 , 并
究 稻 田系统 温室 气体 排放 的影 响 因 素 , 探 索 减 排 的关 键单 项技 术 及 综 合技 术 模 式 集 成 , 并 进 行 示 范 推广 , 为发 展低碳 、 可持续 发展 的农 业提 供技 术 基础 , 为我 国稻 田节 能 减 排 的综 合 调 控 和 国际谈 判 提供科 学指 导 和技术 支撑 。
不 同的水 稻 品种类 型在 相 同的土 壤和栽 培 管 理水 平下 , 稻 田温 室 气 体 排放 强 度 也 存 在很 大 的 差异 。王 丽丽 等[ 7 ] 研 究 可知 , 超 级 稻 宁粳 1号 的 C H 排放 总量 比 常规 稻 镇 稻 1 1低 3 5 . 2 2 , 最 关 键 的因素 是宁粳 1号有 强大 的根 系 。对 不 同类 型
同水 稻 品 种 、 水分 管理 条 件 、 施 肥 方 式 和 耕 作 制 度 4个 因素 对 稻 田 甲烷 和 氧 化 亚 氮排 放 的主 要 影 响 , 并 从 综 合 温 室 效 应 方 面提 出品 种 选 择 、 水 分控 制 、 适 宜的轮 作制度 、 合 理 施 肥 的 单 项 技 术 及 综 合技 术 模 式 集 成 与 示 范
境 变化监 测 和温 室 气 体 减排 技 术 , 提 升 应 对 环 境 变 化及履 约 能力 。 C H 和 N O是大气 中两种 重 要 的温 室气 体 , 其 浓度 的增 加 加 剧 了全 球 温 室 效 应 。 自工 业 革 命( 1 7 5 0 年) 以来 , 全球 大气 中 C H 和N O浓 度 明 显增 加 , 其浓 度 已 由工 业 革 命 前 的 约 7 1 5和 2 7 0 p p b分 别 增 至 2 0 1 1年 的 I 8 0 3和 3 2 4 . 2 p p b 。 C H 是仅 次 于 C 0。 的 一种 温 室 气 体 , 它 的全 球 增
气 中 Nz 0有 9 O 来 源 于这 两 个 过 程[ 6 ] 。我 国是
水 稻生产 大 国 , 水 稻种 植 面积 达 3 0 0 0万 h m , 占 世 界稻 田面 积 的 2 7 , 占我 国粮 食 作 物耕 地 面 积 的3 4 , 因此 , 稻 田系统 减 排潜 力 巨大 。为 此 , 研
境 问题 已成 为 国际 社 会关 注 的焦 点 , 开 发 全 球 环
近研究 表 明 , 在 2 0世 纪 9 O年 代 , 我 国稻 田 CH 的年排放 量 为 6 41 0 T g 。稻 田 N 。 0 主 要通 过 土 壤 和肥 料 中微生 物 的硝 化 和反 硝 化 作 用 产 生 , 大
超 级 稻 品 种 的 研 究 表 明 ] , 粳 型 超 级 稻 的 平 均
稻 田系 统 是 重 要 的 温 室 气 体 排 放 源 。稻 田 C H 排放 占全球 每 年 总排 放 量 的 l 7 左 右 ] , 最
黑龙 江农 业 科 学 2 0 1 5 ( 5 ) : 1 4 5 ~1 4 8 He i l o n g j i a n g Ag r i c u l t u r a l S c i e n c e s
稻 田生 态 系统 温 室气 体 排 放 影 响 因素 的研 究 进 展
董 文 军 , 来永才, 孟 英 , 唐 傲 , 张喜 娟 , 冷春 旭 ( 1 . 黑龙 江省农 业科 学院 耕 作栽 培研 究所 , 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 8 6 ; 2 . 中 国科 学院 北 方粳 稻 分
子 育种联 合研 究 中心 , 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 8 6 )
摘要 : 水 稻 作 为我 国 重要 的 口粮 之 一 , 种 植 面积 不 断 扩 大 , 而 甲烷 和 氧 化 亚 氮 作 为 稻 田 系统 的主 要 温 室 气体 ,
对 全 球 的 温 室 效 应 起 着 非 常 重 要 的 作 用 。为 实现 低 碳 农 业 的 可 持 续发 展 , 并提 供 相 关 的 理 论 支撑 , 综 述 了不