稻田冬闲期CO2 气体排放观测的研究.docVIP

稻田冬闲期CO2气体排放的观测研究 尹春梅1，2，谢小立1，王凯荣1 1. 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙 4101252. 中国科学院研究生院北京 100039亚热带红壤稻作区是华中地区的主要生态系统类型，在生态、经济以及社会效益方面都起着非常重要的作用。为了解这一生态区域的碳循环过程的因素和机理，同时为进一步解释农田碳循环过程对温室气体CO2的影响提供科学依据，采用静态箱式法对亚热带红壤性稻田长达约5个月的冬季休闲期（2005年11月2006年4月）CO2气体排放通量进行了田间原位观测，并结合同步气象资料进行了分析。结果表明：亚热带红壤性稻田冬闲期CO2通量与近地面CO2体积分数的季节变化基本同步，与地面稻田生态系统的CO2通量对大气CO2体积分数的影响60％；CO2通量日变化规律基本为昼吸夜排：白天表现为田间杂草光合作用的结果，受光合有效辐射的影响，CO2通量与光合有效辐射的关系符合对数曲线，相关性达到显著水平；夜晚则以呼吸过程为主，主要受温度的影响，CO2通量与温度呈线性关系，其中气温和5 cm地温最适宜用作于描述夜间CO2通量对温度变化的响应的指标。亚热带红壤性稻田生态系统在149的休闲期内从大气中累积吸碳量约4.03 t·hm，表现为大气的碳汇。 红壤性稻田冬闲期CO2通量静态箱法A 文章编号：1672-2175（2007）01-0071-06近年来全球升温受到科技界的高度关注而大气温室气体增加被认为是造成目前全球变暖的主要原因。大气中的温室气体主要有4种：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）和氯氟烃（CFCs）。据报道CO2对全球气候变暖的增温贡献为60％[1]～70％[2]。 农业生态系统对全球变化的影响主要是通过改变温室气体在土壤－植物系统与大气界面间的交换而实现的。据估计，大气20％的CO2来源于农业活动和土地利用方式的转换等过程。中国是一个农业大国拥有约1.33×109 hm2的农田[3]。1990年，通过生物地球化学过程模型（DNDC）与一个地理信息系统数据库的连接，完成了对当年中国农田温室气体排放的估算，结果表明中国农业生态系统的CO2净排放量约为9.5×108 t·a-1[4]。其中稻田生态系统对大气温室气体的吸收/排放以及对全球气候变化起着不可忽视的影响[3,56]。目前国内有关稻田温室气体的研究主要集中在CH4和N2O 的产生机理、排放规律及其影响因素[78]以及大气CO2 浓度倍增对作物生长和气候环境的影响等方面[9]，而对稻田生态系统CO2的排放，尤其是对休闲期CO2排放情况研究还相对较少[1012]。 亚热带红壤稻作区作为华中地区的主要生态系统类型，在生态、经济以及社会效益方面都起着非常重要的作用。研究这一区域长达5个月的冬闲期内稻田生态系统碳通量，有助于了解稻田生态系统碳循环过程的因素和机理，并进一步解释农田碳循环过程对温室气体CO2的影响提供科学依据。 鉴于此，本文即通过对亚热带红壤性稻田冬闲期CO2通量的观测研究，初步探讨了冬闲期红壤稻田生态系统与大气CO2的净交换量以及交换特征，分析其通量与环境因子之间的关系为进一步解释农田碳循环过程对大气温室气体CO2的影响提供科学依据。 试验在中国科学院桃源农业生态站28°55′ N、111°30′ E、海拔91.6 m进行代表区域为亚热带红壤丘陵农田生态类型区属中亚热带向北亚热带过渡的季风湿润气候区,年平均气温16.5 ℃年降雨量1447.9 mm年蒸发量1157 mm日照时数1531.4 h太阳辐射422.6 kJ·cm-2试验区土壤为第四纪红土发育的水稻土，土壤基本肥力性状为：有机碳15.1 g·kg全 N1.76 g·kg-1全P 0.60 g·kg-1全K 14.9 g·kg-1Olsen-P 5.90 mg·kg-1，pH 5.04。种植制度为早稻晚稻冬闲，休闲期间不淹水。 采用透明静态箱式法进行测定。 静态箱由箱体与箱底座组成，为活盖箱，箱体由65 cm×65 cm×90 cm的有机玻璃板制成其箱基部分在试验过程中一致固定嵌在土壤中，箱基和箱盖之间用粘贴的可压缩橡胶密封条进行密封箱体侧上部有一接口与CO2分析仪连接,上部安装2个由220交流电源供电的直径15 cm的电风扇。观测开始于晚稻收割后第10 d（05年11月5日）至稻田淹水犁耕前(06年4月3日)试验持续时间为149。观测频率为两周1次（如遇雨天则适当调整测定日期）测定间隔时间2 h。每个静态箱每次测定持续时间为10 min气体流为0.4 L·min。测定时箱盖短时间关闭测定完毕后立即打开箱盖。另，测定箱外等箱体高处大气CO2浓度，以表示当时测定样区内近地面大气CO2浓度。气体分析用CI-310PS便携式光合作用测定仪(美国CID公