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农田管理对夜间增温稻-麦农田CH4和N2O排放强度的影响

2023-06-21陈佳义李君娄运生1张震马莉李睿

农业环境科学学报 2023年5期
关键词:水稻

陈佳义,李君,娄运生1,*,张震,马莉,李睿

(1.南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京 210044;2.南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室,南京 210044;3.江苏省淮安市淮阴区气象局,江苏 淮安 223300)

IPCC 第六次评估报告指出,未来20 年全球平均温度增幅预计将达到或超过1.5 ℃[1]。气候变暖表现为昼夜不对称增温,即夜间温度增幅大于白天[2]。大气中甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)等温室气体浓度升高是气候变暖的主要原因。工业革命以来,全球CH4和N2O 的排放量分别增加了67%和20%,其中农业CH4和N2O 的排放量分别占排放总量的67% 和60%[3-5]。我国农业排放的CH4和N2O 各占总排放量的57%和90%[6-7]。夜间增温使长江中下游地区水稻、冬小麦生育期缩短[8-10],水稻穗粒数、结实率、千粒质量和产量下降[11],冬小麦千粒质量和穗实粒数减少,导致产量降低[12-13]。也有研究认为,夜间增温可明显提高东北地区水稻产量[14],增加小麦穗粒数、千粒质量和产量[15-16]。这些差异可能与试验区气候条件、土壤条件及供试品种等有关。

夜间增温可通过影响土壤性质,如土壤温度、含水量、养分含量以及微生物活性,也可通过影响水稻植株生长,进而影响CH4排放[17-20]。水稻植株生长显著影响稻田CH4排放,60%~90%的稻田CH4通过植株通气组织排入大气[21-22]。研究认为,温度升高可增强土壤硝化反硝化相关微生物及酶活性,促进农田N2O产生与排放[23-25]。但也有研究认为,温度升高可通过促进植株生长和根系吸收土壤氮素,减少农田N2O 排放[26-27]。淹水灌溉的稻田土壤处于厌氧环境,氧化还原电位下降,产甲烷菌活性较高,有利于CH4排放,但N2O 排放量较低[28-29],而间歇灌溉或湿润灌溉等节水灌溉,均可显著降低稻田CH4排放,但增加N2O 排放[30-32]。……

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