超級(jí)稻甲烷排放特征及其與植株生長(zhǎng)特性的關(guān)系.pdf

1、CH4是大氣中僅次于CO2的重要溫室氣體，單位質(zhì)量的CH4在百年尺度上的增溫潛勢(shì)是CO2的25倍左右。稻田是大氣CH4的重要排放源之一，約占全球CH4排放總量的5.3％～19％。水稻是我國(guó)最重要的口糧作物，全國(guó)60％以上的人口以稻米為主食。隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的糧食需求仍將呈現(xiàn)持續(xù)剛性增長(zhǎng)。到2030年，我國(guó)的水稻產(chǎn)量必須較現(xiàn)有水平提高20％。在現(xiàn)有稻田面積不減少的前提下，進(jìn)一步提高水稻單產(chǎn)是確保糧食安全的必由之路。近年來(lái)，超級(jí)

2、稻以其顯著的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)在我國(guó)的推廣面積迅速增加，2011年在全國(guó)的示范推廣面積達(dá)到1.1億畝，占全國(guó)水稻種植面積的24.7％。目前有關(guān)不同水稻品種CH4排放特征及其與植株生長(zhǎng)特性的相關(guān)關(guān)系研究，大多集中在常規(guī)水稻品種方面。關(guān)于超級(jí)稻CH4排放方面的研究較少。由于稻田CH4排放與水稻生長(zhǎng)特性關(guān)系密切，超級(jí)稻的生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)是否將引發(fā)CH4排放的同步提高，是學(xué)界和政界廣泛關(guān)注的重要問題。至今，人們對(duì)超級(jí)稻的CH4排放特征及其與植株生長(zhǎng)特性關(guān)系的認(rèn)

3、識(shí)尚不很清楚。因此，研究超級(jí)稻稻田甲烷排放及其與水稻植株特性的關(guān)系，不僅有利于對(duì)超級(jí)稻稻田甲烷排放的評(píng)估，而且對(duì)未來(lái)高產(chǎn)低CH4排放的水稻株型改良和栽培調(diào)控具有重要的理論參考價(jià)值。為此，本研究于2011-2012年在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)南京牌樓試驗(yàn)基地進(jìn)行。以近幾年經(jīng)過國(guó)家審定的33個(gè)超級(jí)稻為研究對(duì)象，采用人工靜態(tài)箱-氣相色譜法，較系統(tǒng)地分析了我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)不同類型超級(jí)稻甲烷排放特征及其與植株特性的關(guān)系。主要結(jié)果如下:
　　(1)超級(jí)稻甲

4、烷排放通量季節(jié)變化呈雙峰模式。東北地區(qū)粳型雜交超級(jí)稻、長(zhǎng)江中上游和長(zhǎng)江下游超級(jí)稻甲烷排放通量的兩個(gè)峰值分別出現(xiàn)在分蘗盛期和孕穗期。東北地區(qū)粳型常規(guī)超級(jí)稻甲烷排放通量的兩個(gè)峰值分別出現(xiàn)在分蘗盛期和乳熟期。
　　(2)常規(guī)超級(jí)稻甲烷排放量大于雜交超級(jí)稻。東北地區(qū)的常規(guī)超級(jí)稻和雜交超級(jí)稻的CH4排放總量分別為10.4和9.4g·m-2，前者比后者高10.6％。長(zhǎng)江中上游地區(qū)的常規(guī)超級(jí)稻和雜交超級(jí)稻的CH4排放總量分別為8.2和6.9g·

5、m-2，前者比后者高18.8％（P＜0.05）。長(zhǎng)江下游地區(qū)的常規(guī)超級(jí)稻和雜交超級(jí)稻的CH4排放總量分別為10.9和6.8g·m-2，前者比后者高37.6％（P＜0.01）。東北地區(qū)的超級(jí)稻甲烷排放量主要集中在苗期-分蘗期和抽穗期-成熟期，而長(zhǎng)江中上游和長(zhǎng)江下游地區(qū)的超級(jí)稻甲烷排放量主要集中在苗期-分蘗期。
　　(3)土壤水溶性甲烷含量與甲烷排放密切相關(guān)。長(zhǎng)江下游地區(qū)的常規(guī)超級(jí)稻土壤水溶性甲烷含量季節(jié)變化呈三峰模式，三個(gè)峰值分別出

6、現(xiàn)在水稻分蘗盛期、孕穗期和水稻生長(zhǎng)后期。前兩個(gè)峰值出現(xiàn)時(shí)間與甲烷排放通量?jī)蓚€(gè)峰值出現(xiàn)時(shí)間幾乎相同。雜交超級(jí)稻土壤水溶性甲烷含量季節(jié)變化呈雙峰模式，二個(gè)峰值分別出現(xiàn)在水稻孕穗期和水稻生長(zhǎng)后期。第一個(gè)峰值出現(xiàn)時(shí)間與甲烷排放通量的第二個(gè)峰值出現(xiàn)時(shí)間幾乎相同。兩個(gè)不同類型超級(jí)稻的水溶性甲烷含量與甲烷排放通量均呈正相關(guān)趨勢(shì)。
　　(4)超級(jí)稻的植株生長(zhǎng)特性影響甲烷排放。不同類型的水稻品種甲烷排放總量均與最大分蘗數(shù)呈正相關(guān)趨勢(shì)，長(zhǎng)江下游地區(qū)的

7、秈型雜交稻分蘗期甲烷累積排放量與分蘗數(shù)顯著正相關(guān)(P＜0.05)，水稻分蘗對(duì)甲烷排放的影響在水稻生長(zhǎng)前期效應(yīng)高于水稻生長(zhǎng)后期。但甲烷排放與植株其他生長(zhǎng)特性的相關(guān)性因地區(qū)類型和水稻類型而異。長(zhǎng)江下游地區(qū)常規(guī)稻株高與甲烷排放量顯著正相關(guān)(P＜0.05)。長(zhǎng)江下游地區(qū)雜交稻甲烷排放總量與最大根系干重及總生物量均呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)。長(zhǎng)江中上游地區(qū)雜交稻的甲烷排放量與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，長(zhǎng)江下游地區(qū)雜交稻的甲烷排放量與產(chǎn)量