施硅对增温稻田CH4和N2O排放的影响

刘 燕,娄运生,杨蕙琳,周东雪

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

气候变暖是气候变化的主要特征之一。IPCC第五次评估报告显示,1880—2012年全球地表平均温度升高了0.85℃,1951—2012年全球平均地表温度的升温速率(0.12℃/10a)几乎是1880年以来升温速率的两倍,未来仍将持续变暖[1]。在气温上升的同时,其增幅还呈现明显的季节和昼夜不对称性,即冬春季增幅显著高于夏秋季,夜间增幅显著高于白天[2]。大气中温室气体浓度的持续增长是引起全球气候变暖的主要原因[3-5]。甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是两种主要温室气体,稻田是CH4和N2O的重要排放源[6-8]。据估算,稻田CH4排放约占全球CH4总排放的17%[9],稻田N2O排放约占农田N2O总排放的10%[10]。我国是水稻种植大国,种植面积占全球的 20%,总产量占全球30%[4]。因此,在稳定粮食生产的情况下,减少稻田温室气体排放已成为水稻生产应对气候变化的研究热点。

夜间增温对水稻生产及CH4和N2O的排放的影响日益受到人们关注。夜间增温导致热带、亚热带地区水稻分蘖数减少,生育期缩短,叶片衰老加快,净光合速率下降,有效穗数和穗粒数减少,导致籽粒产量下降[11-13]。温度不仅影响CH4产生及其向大气的传输效率,还影响产甲烷菌的数量和活性。培养试验发现,在25—35℃内CH4产生量随温度升高而增加。温度升高有利于有机物分解,提高产甲烷菌活性,促进CH4产生排放[14]。田间模拟试验表明,温度升高显著增加稻田土层CH4和N2O浓度,提高稻田CH4和N2O排放通量和累计排放量[15-17]。……