稻田生态系统增温效应的初步研究生态学专业论文.docxVIP

稻田生态系统增温效应的初步研究摘要 稻田生态系统增温效应的初步研究 摘要 气候变暖与陆地生态系统之间反馈机制是生态系统生态学目前研究的重点 和热点之一，具有重要的理论和和应用价值。野外自然条件下的生态系统增温实 验是研究气候变暖与陆地生态系统关系的主要方法之一，为陆地生态系统结构与 功能的中长期动态模型预测和验证提供关键的参数估计。目前国际上一些增温实 验观察站主要集中在高纬度地区的苔原、冻原、温带草原和森林等自然生态系统 中，在热带或亚热带生态系统，尤其是农业生态系统中，缺少直接的增温实验证 据。增温实验中，对水热条件的解耦研究还没有有效措施。本研究依托水利部设 在上海青浦的农业水利灌溉技术推广站的测坑设施，利用红外线辐射器进行了严 格控制地下水位的稻田生态系统增温实验。从水稻、土壤和稻田水循环及氮素流 失三方面研究了稻田生态系统的增温效应，分析了未来气候变暖情景下”保持现 有农业管理措施不变的条件下，稻田生态系统在粮食生产、气候调控和对水资源 ／污染的压力等方面的响应。 主要结论是： (1)增温条件下，测坑的稻田生态系统(面积：2m×3m)的地上生物量、 水稻产量和株重分别显著下降了17．97％(增温为26．63+2．74kg；对照为 32．47+2．51kg)、10．19％(增温为3．14+0．09kg；对照为3．49+0．13kg)和14．82％ (增温为1．34士0．139：对照为1．57士0．049)，水稻生长受到抑制；稻谷瘪谷率增加 了19．05％，千粒重降低了3．28％。从水稻株高的变化看，前期增温显著低于对 照而后期差异不显著，表明了增温对水稻生长影响的阶段性：高温条件下的抑制 作用和相对低温条件下的促进作用：对水稻不同生育期的调查显示，水稻的物候 期提前，生长季缩短，病虫害降低。 (2)增温条件下，水稻收获时，稻田生态系统的土壤铵态氮含量上升了 25．15％(增温为4．31士0．48mg／kg：对照为3．45+0．07mg／kg)，硝态氮下降了4．16％ (增温为16．07士0．28mg／kg：对照为16．77+0．25mg／kg)，而无机氮总量变化不大； 全氮降低了4．97％，则主要是由有机氮含量下降5．1 1％造成的；而土壤全碳含量 变化不大，因此，土壤C／N上升了2．88％，pH增加了1．58％。从水稻整个生长 季看，增温与对照的土壤全碳含量分别下降了8．59％、1．88％；全氮含量增温稻 田土壤减少了9．13％，而对照增加了1．18％；因此，土壤C／N增温稻田上升了 0．54％，对照下降了3．06％；而无机氮变化基本相同，增温与对照分别下降了 90．94％、93．89％；全氮变化的差异主要是由有机氮变化造成的，增温稻田土壤 的有机氮含量降低了6．30％，而对照增加了4．52％；增温与对照稻田土壤的硝态 氮含量变化也基本相同，分别下降了104．59％、103．56％：而铵态氮增温与对照 分别增加了33．46％、7．92％，差异显著。由于铵态氮的积累和硝态氮的下降，增 稻田生态系统增温效应的枥步研究温稻田土壤的pH增加了4．93％，对照下降了6．59％。增温促进了土壤有机碳的 稻田生态系统增温效应的枥步研究 温稻田土壤的pH增加了4．93％，对照下降了6．59％。增温促进了土壤有机碳的 分解、氮素的矿化和反硝化作用、降低了水稻对氮素的吸收和氮肥的利用效率。 (3)增温条件下，稻田生态系统的水循环加速：输入与输出水量分别增加 了11．3％(增温为1482．8658．42mm；对照为1332．6644．23ram)、14．4％(增温 为1456．07+69．71ram；对照为1273。20士31．57mm)：水稻和稻田的需水量分别增 加了18．8％、17。O％；稻田耗水量和供水量分别上升了11．3％、14．4％，蒸散量的 增加是水循环加速的主要驱动力；由于稻田生产力和水稻产量的下降，农田和产 量水平上的水分利用效率，分别降低了30．9％、24．1％。 (4)通过径流和渗漏水流失的氮素以有机态为主，硝态氮远高于铵态氮； 施肥对田面水、径流水和土壤剖面水中总氮与铵态氮的浓度影响显著，对硝态氮 的影响有滞后性；施肥后5天田面水中的氮素浓度降为峰值(施肥后)的几十分 之一，期间是氮素流失的高风险期；施肥对土壤剖面水中不同形态氮素的影响深 度不同：铵态氮低于80cm，而硝态氮高于150em，总氮介于而者之间。增温条 件下，不同形态的氮素渗漏量均有所增加：径流水、渗漏水和土壤剖面水中的总 氮浓度增温与对照差异不大，而径流水和土壤下层剖面水中的无机氮浓度存在差 异：增温条件下，铵态氮上升，硝态氮下降。水稻的生长季内，增温使氮肥利用 效率下降，而通过渗漏、径流和气态等形式损失的氮增加。 通过整个水稻生长季的增温实验，我