不同水稻品种对甲烷排放和产量的影响
：由于温室气体的巨量排放，使得全球气候变暖，给人类生存带来巨大的挑战。而甲烷是重要的温室气体。稻田是甲烷排放的重要排放源之一，随着人口的增长，人类对水稻的产量的需求将大大增加。因此研究不同品种对甲烷排放的影响，将为高产低碳稻作提供理论和技术支撑。本实验用盆栽试验研究了4个超级稻品种(2个粳型超级稻和2个籼型杂交超级稻) CH4排放特征和生产力差异。结果表明：粳型和籼型超级稻全生育期CH4排放均呈双峰模式，排放峰值分别出现在分蘖盛期和孕穗期。粳型超级稻的平均CH4排放总量比籼型超级稻高74.6% (P<0. 01)，品种间排放差异主要出现在生长后期。粳型超级稻的平均水溶液甲烷浓度也显著高于籼型超级稻，达到240.9%。籼型超级稻生物量、产量、株高和根系生物量显著高于粳型超级稻。籼型超级稻单位产量甲烷排放和单位生物量甲烷排放显著比粳型超级稻低57.3%和53.2%。籼型超级稻比粳型超级稻更具有高产低碳优势。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1 材料与方法3
1.1试验材料与设计3
1.2测定指标与方法3
1.2.1温室气体监测3
1.2.2土壤水溶液甲烷监测3
1.2.3植株特性监测4
1.2.4甲烷产生潜力和氧化潜力估算4
1.3数据分析4
2结果与分析4
2.1植株生长特性4
2.2土壤水溶液甲烷浓度4
2.3甲烷排放动态5
2.4甲烷排放强度6
2.5甲烷产生潜力和氧化潜力7
3小结与讨论8
致谢9
参考文献9
不同水稻品种对甲烷排放的影响
引言
引言
水稻是世界三大粮食作物之一，种植面积155万公顷左右，约占耕地面积的14％。中国是世界水稻主产国之一，种植面积约占世界种植总面积的20％，产量约占世界水稻总产量的29％。中国65％的人以大米为主食，根据人口增长的预测，为满足国内需求，中国到2030年水稻产量需要增加20％[1]。甲烷(CH4)是大气中重要
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的温室气体之一，它对全球变暖的贡献在主要温室气体中排第二位(占20％)，仅次于二氧化碳(占60％)。研究表明甲烷浓度已由工业革命前的715ppb上升到1800ppb[23]。稻田是甲烷的重要排放源之一，年排放量约为31112 Tg ,占全球总排放源排放量的5％19％。因此，在确保水稻持续增产的同时，能否实现稻田甲烷显著减排是我国现代水稻生产面临的新挑战。
稻田甲烷的排放是由稻田土壤中甲烷的产生、转化以及传输共同作用的结果[45]。水稻植株是调节稻田甲烷排放的关键因素。水稻根系为了维持正常的呼吸作用，大量消耗根系附近的氧气，降低了根系土壤的氧化还原电位，促进了稻田土壤厌氧环境的形成 [6]。水稻植株以根系分泌物的形式提供碳源和能源，维持根际厌氧微生物的活动，促进了稻田土壤中甲烷的产生[78]。水稻植株通气组织把氧传输到植株根系并分泌到根际，促进根际甲烷氧化菌的生长，增加甲烷氧化，减少稻田土壤甲烷的排放[911]，同时稻田土壤中产生的甲烷通过植株的通气组织排向大气[1216]。
由于超级稻突出的单产优势，超级稻的推广应用已成为实现未来水稻单产持续增长的主要技术途径之一[17]。现有的研究表明，不同水稻品种的甲烷排放量存在显著差异。Singh et al.(1998)[18]和Kaushik et al.(2008)[4]等认为稻田甲烷排放与干物重积累、分蘖等成正相关。现有的甲烷排放特征的研究大多集中在常规水稻品种方面，关于超级稻生产的甲烷排放方面的研究比较少。为此，本试验监测了不同类型超级稻品种的甲烷排放通量趋势和水稻生产力，以期为高产低碳稻作提供理论和技术支撑。
1.材料与方法
1.1试验材料与设计
本试验在大学南京牌楼试验基地采用盆栽方式进行。供试超级稻品种为2个籼稻（Ⅱ优084、徽两优6号）和2个粳稻（扬粳4038、宁粳1号）。两者均为试验区大面积种植的品种。供试土壤为大学江浦农场稻麦轮作大田试验土壤，碱解氮为96.78 mgkg1，全氮为2.11gkg1，有机质为30.75gkg1，pH为6.75。土壤经过筛混匀后装盆，盆高25cm，直径24cm，每盆装7kg。5月27号播种，6月24号移栽。每盆栽插3穴，每穴1株。基肥为复合肥，N: P: K =12: 6: 7，折合每盆施N 0.80g、施P 0.40g、施K 0.47g。分蘖肥为尿素，7月4日施入,每桶N 0.50g。水分管理为长期保持同等水层的淹水状态。
1.2测定指标与方法
1.2.1 温室气体监测
气体采样采用静止箱法[1920]。箱体为直径30cm的圆柱体，采用PVC材料制作，水稻生长前期箱高80cm，抽穗期后箱高增加至130cm。水稻移栽一周后开始监测，监测时间为9:00 11:00，每周1次，重复3次，至收获前一周结束。气体取样时,将取样箱轻放在桶外的底座内，底座内的水确保取样箱放入底座时起到箱内外气体隔绝的作用。在罩箱瞬间及之后的0、5、10和15min用50ml注射器从箱中抽取气体，通过旋转三通阀转移到40ml气瓶备测。同时采用箱高30cm的箱体监测空白土壤。样品CH4浓度采用美国安捷伦科技有限公司生产的气相色谱仪（Agilent 7890A）测定。
1.2.2土壤水溶液甲烷监测
水稻移栽两周后开始监测，至收获前两周止。每周1次，重复3次，于上午8:00 11:00吸取土壤10cm深处溶液，测定其溶解CH4含量[1623]。具体方法为：取样时, 土壤溶液取样器放置土壤10cm深处，用注射针头连接取样器和真空取样瓶（40ml）吸取土壤溶液。先用真空瓶取2ml溶液排除取样器内的空气，再用另一个真空取样瓶取样，当约有20ml水溶液吸入真空试管时停止取样。测定前注入20ml空气以平衡气压，并剧烈振动试管。
1.2.3植株特性监测
于水稻抽穗期和成熟期，每个品种取植株样3盆作为重复，分别监测地上部生物量、根系生物量、叶面积、株高和分蘖等指标。其中根系取样时，取出整盆水稻根部，用水小心清洗，去掉土壤和杂质，烘干称重。光合速率用光合仪6400测定。
1.2.4甲烷产生潜力和氧化潜力估算
与水稻抽穗期用直径7厘米土壤取样器取020cm土壤，每盆取5个点。土壤混匀过2mm筛。甲烷产生潜力测定：取15克土壤放入150ml三角瓶，用橡胶塞密封，通过管道吹入N2。吹15min后关闭管道，放入25度培养箱黑暗培养，48小时后测定三角瓶内甲烷浓度。甲烷氧化潜力测定：取15克土壤放入150ml三角瓶，用橡胶塞密封，通过管道吹入10000ppm CH4N2混合气体。吹15min后关闭管道，放入25度培养箱黑暗培养，每隔2.5小时取样测定甲烷浓度，取4次。通过甲烷浓度下降斜率算出甲烷氧化量。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1 材料与方法3
1.1试验材料与设计3
1.2测定指标与方法3
1.2.1温室气体监测3
1.2.2土壤水溶液甲烷监测3
1.2.3植株特性监测4
1.2.4甲烷产生潜力和氧化潜力估算4
1.3数据分析4
2结果与分析4
2.1植株生长特性4
2.2土壤水溶液甲烷浓度4
2.3甲烷排放动态5
2.4甲烷排放强度6
2.5甲烷产生潜力和氧化潜力7
3小结与讨论8
致谢9
参考文献9
不同水稻品种对甲烷排放的影响
引言
引言
水稻是世界三大粮食作物之一，种植面积155万公顷左右，约占耕地面积的14％。中国是世界水稻主产国之一，种植面积约占世界种植总面积的20％，产量约占世界水稻总产量的29％。中国65％的人以大米为主食，根据人口增长的预测，为满足国内需求，中国到2030年水稻产量需要增加20％[1]。甲烷(CH4)是大气中重要
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的温室气体之一，它对全球变暖的贡献在主要温室气体中排第二位(占20％)，仅次于二氧化碳(占60％)。研究表明甲烷浓度已由工业革命前的715ppb上升到1800ppb[23]。稻田是甲烷的重要排放源之一，年排放量约为31112 Tg ,占全球总排放源排放量的5％19％。因此，在确保水稻持续增产的同时，能否实现稻田甲烷显著减排是我国现代水稻生产面临的新挑战。
稻田甲烷的排放是由稻田土壤中甲烷的产生、转化以及传输共同作用的结果[45]。水稻植株是调节稻田甲烷排放的关键因素。水稻根系为了维持正常的呼吸作用，大量消耗根系附近的氧气，降低了根系土壤的氧化还原电位，促进了稻田土壤厌氧环境的形成 [6]。水稻植株以根系分泌物的形式提供碳源和能源，维持根际厌氧微生物的活动，促进了稻田土壤中甲烷的产生[78]。水稻植株通气组织把氧传输到植株根系并分泌到根际，促进根际甲烷氧化菌的生长，增加甲烷氧化，减少稻田土壤甲烷的排放[911]，同时稻田土壤中产生的甲烷通过植株的通气组织排向大气[1216]。
由于超级稻突出的单产优势，超级稻的推广应用已成为实现未来水稻单产持续增长的主要技术途径之一[17]。现有的研究表明，不同水稻品种的甲烷排放量存在显著差异。Singh et al.(1998)[18]和Kaushik et al.(2008)[4]等认为稻田甲烷排放与干物重积累、分蘖等成正相关。现有的甲烷排放特征的研究大多集中在常规水稻品种方面，关于超级稻生产的甲烷排放方面的研究比较少。为此，本试验监测了不同类型超级稻品种的甲烷排放通量趋势和水稻生产力，以期为高产低碳稻作提供理论和技术支撑。
1.材料与方法
1.1试验材料与设计
本试验在大学南京牌楼试验基地采用盆栽方式进行。供试超级稻品种为2个籼稻（Ⅱ优084、徽两优6号）和2个粳稻（扬粳4038、宁粳1号）。两者均为试验区大面积种植的品种。供试土壤为大学江浦农场稻麦轮作大田试验土壤，碱解氮为96.78 mgkg1，全氮为2.11gkg1，有机质为30.75gkg1，pH为6.75。土壤经过筛混匀后装盆，盆高25cm，直径24cm，每盆装7kg。5月27号播种，6月24号移栽。每盆栽插3穴，每穴1株。基肥为复合肥，N: P: K =12: 6: 7，折合每盆施N 0.80g、施P 0.40g、施K 0.47g。分蘖肥为尿素，7月4日施入,每桶N 0.50g。水分管理为长期保持同等水层的淹水状态。
1.2测定指标与方法
1.2.1 温室气体监测
气体采样采用静止箱法[1920]。箱体为直径30cm的圆柱体，采用PVC材料制作，水稻生长前期箱高80cm，抽穗期后箱高增加至130cm。水稻移栽一周后开始监测，监测时间为9:00 11:00，每周1次，重复3次，至收获前一周结束。气体取样时,将取样箱轻放在桶外的底座内，底座内的水确保取样箱放入底座时起到箱内外气体隔绝的作用。在罩箱瞬间及之后的0、5、10和15min用50ml注射器从箱中抽取气体，通过旋转三通阀转移到40ml气瓶备测。同时采用箱高30cm的箱体监测空白土壤。样品CH4浓度采用美国安捷伦科技有限公司生产的气相色谱仪（Agilent 7890A）测定。
1.2.2土壤水溶液甲烷监测
水稻移栽两周后开始监测，至收获前两周止。每周1次，重复3次，于上午8:00 11:00吸取土壤10cm深处溶液，测定其溶解CH4含量[1623]。具体方法为：取样时, 土壤溶液取样器放置土壤10cm深处，用注射针头连接取样器和真空取样瓶（40ml）吸取土壤溶液。先用真空瓶取2ml溶液排除取样器内的空气，再用另一个真空取样瓶取样，当约有20ml水溶液吸入真空试管时停止取样。测定前注入20ml空气以平衡气压，并剧烈振动试管。
1.2.3植株特性监测
于水稻抽穗期和成熟期，每个品种取植株样3盆作为重复，分别监测地上部生物量、根系生物量、叶面积、株高和分蘖等指标。其中根系取样时，取出整盆水稻根部，用水小心清洗，去掉土壤和杂质，烘干称重。光合速率用光合仪6400测定。
1.2.4甲烷产生潜力和氧化潜力估算
与水稻抽穗期用直径7厘米土壤取样器取020cm土壤，每盆取5个点。土壤混匀过2mm筛。甲烷产生潜力测定：取15克土壤放入150ml三角瓶，用橡胶塞密封，通过管道吹入N2。吹15min后关闭管道，放入25度培养箱黑暗培养，48小时后测定三角瓶内甲烷浓度。甲烷氧化潜力测定：取15克土壤放入150ml三角瓶，用橡胶塞密封，通过管道吹入10000ppm CH4N2混合气体。吹15min后关闭管道，放入25度培养箱黑暗培养，每隔2.5小时取样测定甲烷浓度，取4次。通过甲烷浓度下降斜率算出甲烷氧化量。
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