超级稻甲烷排放特征及其与植株生长特性的关系

【摘要】CH4地是大气中仅次于C02的重要温室气体,单位质量的CH4在百年尺度上的增温潜势是C02的25倍左右。稻田是大气CH4的重要排放源之一,约占全球CH4排放总量的5.3%-19%。水稻是我国最重要的口粮作物,全国60%以上的人口以稻米为主食。随着人口增长和经济发展,我国的粮食需求仍将呈现持续刚性增长。到2030年,我国的水稻产量必须较现有水平提高20%。在现有稻田面积不减少的前提下,进一步提高水稻单产是确保粮食安全的必由之路。近年来,超级稻以其显著的产量优势在我国的推广面积迅速增加,2011年在全国的示范推广面积达到1.1亿亩,占全国水稻种植面积的24.7%。目前有关不同水稻品种CH4排放特征及其与植株生长特性的相关关系研究,大多集中在常规水稻品种方面。关于超级稻CH4排放方面的研究较少。由于稻田CH4排放与水稻生长特性关系密切,超级稻的生产力优势是否将引发CH4排放的同步提高,是学界和政界广泛关注的重要问题。至今,人们对超级稻的CH4排放特征及其与植株生长特性关系的认识尚不很清楚。因此,研究超级稻稻田甲烷排放及其与水稻植株特性的关系,不仅有利于对超级稻稻田甲烷排放的评估,而且对未来高产低CH4排放的水稻株型改良和栽培调控具有重要的理论参考价值。为此,本研究于2011-2012年在南京农业大学南京牌楼试验基地进行。以近几年经过国家审定的33个超级稻为研究对象,采用人工静态箱-气相色谱法,较系统地分析了我国水稻主产区不同类型超级稻甲烷排放特征及其与植株特性的关系。主要结果如下：(1)超级稻甲烷排放通量季节变化呈双峰模式。东北地区粳型杂交超级稻、长江中上游和长江下游超级稻甲烷排放通量的两个峰值分别出现在分蘖盛期和孕穗期。东北地区粳型常规超级稻甲烷排放通量的两个峰值分别出现在分蘖盛期和乳熟期。(2)常规超级稻甲烷排放量大于杂交超级稻。东北地区的常规超级稻和杂交超级稻的CH4排放总量分别为10.4和9.4g·m-2,前者比后者高10.6%。长江中上游地区的常规超级稻和杂交超级稻的CH4排放总量分别为8.2和6.9g·m-2,前者比后者高18.8%(P<0.05)。长江下游地区的常规超级稻和杂交超级稻的CH4排放总量分别为10.9和6.8g·m-2,前者比后者高37.6%(P<0.01)。东北地区的超级稻甲烷排放量主要集中在苗期-分蘖期和抽穗期-成熟期,而长江中上游和长江下游地区的超级稻甲烷排放量主要集中在苗期-分蘖期。(3)土壤水溶性甲烷含量与甲烷排放密切相关。长江下游地区的常规超级稻土壤水溶性甲烷含量季节变化呈三峰模式,三个峰值分别出现在水稻分蘖盛期、孕穗期和水稻生长后期。前两个峰值出现时间与甲烷排放通量两个峰值出现时间几乎相同。杂交超级稻土壤水溶性甲烷含量季节变化呈双峰模式,二个峰值分别出现在水稻孕穗期和水稻生长后期。第一个峰值出现时间与甲烷排放通量的第二个峰值出现时间几乎相同。两个不同类型超级稻的水溶性甲烷含量与甲烷排放通量均呈正相关趋势。(4)超级稻的植株生长特性影响甲烷排放。不同类型的水稻品种甲烷排放总量均与最大分蘖数呈正相关趋势,长江下游地区的籼型杂交稻分蘖期甲烷累积排放量与分蘖数显著正相关(P<0.05),水稻分蘖对甲烷排放的影响在水稻生长前期效应高于水稻生长后期。但甲烷排放与植株其他生长特性的相关性因地区类型和水稻类型而异。长江下游地区常规稻株高与甲烷排放量显著正相关(P<0.05)。长江下游地区杂交稻甲烷排放总量与最大根系干重及总生物量均呈显著负相关(P<0.05)。长江中上游地区杂交稻的甲烷排放量与产量呈显著负相关(P<0.05),长江下游地区杂交稻的甲烷排放量与产量呈极显著负相关(P<0.01)。
【作者】闫晓君；
【导师】张卫建；
【作者基本信息】南京农业大学，作物栽培学与耕作学，2013，硕士
【关键词】超级稻；温室气体；CH4排放；水溶性甲烷；植株特性；

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