大气二氧化碳浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤甲烷排放的影响研究

发布时间：2017-10-13 14:11

  本文关键词：大气二氧化碳浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤甲烷排放的影响研究

  更多相关文章： 水稻秸秆生物质炭 稻田土壤 温室气体CH_4 大气CO_2浓度和气温升高

【摘要】：稻田是我国典型的农业生态系统,也是温室气体CH4的重要排放源。大量研究表明,大气CO2浓度和气温升高将会显著影响稻田生态系统温室气体CH4的排放。作为环境友好型新材料,诸多研究指出生物质炭输入在正常CO2浓度和气温条件下可以显著削减稻田土壤CH4排放量。然而,在未来大气CO2浓度和气温升高条件下,生物质炭输入是否依然能够发挥其对稻田土壤CH4排放的高效减排作用对人类应对气候变化具有重要现实意义。本研究首次将大气CO2浓度和气温升高与生物质炭固碳减排作用两大国际热点相结合,通过微气候模拟系统平台,以水稻秸秆生物质炭为试材,分析大气CO2浓度和气温升高条件下(CO2:700 ppm；温度：+3℃)生物质炭输入对稻田土壤CH4排放和水稻生长的影响；同时,借助q-PCR等技术,揭示大气CO2浓度和气温升高条件下稻田土壤产甲烷菌与甲烷氧化菌丰度对生物质炭添加的响应机制。主要研究结果如下.(1)以水稻秸秆生物质炭为试材,通过微气候模拟系统平台,探究了大气CO2浓度和气温升高条件下生物质炭输入对稻田土壤CH4排放特征的影响。结果表明,单独升高温度或CO2以及两者同时升高对稻田土壤CH4排放的影响有所不同。单独升高温度或CO2浓度均会显著抑制稻田土壤CH4累积排放量,削减量分别为70.9%和54.4%,而同时升高温度和CO2浓度对CH4累积排放量无显著性影响。与此同时,与多数研究相类似,生物质炭添加可以在正常大气CO2浓度和气温条件下显著削减97.2%的稻田土壤CH4排放量。然而,值得高度关注的是,在大气CO2浓度和气温升高条件下水稻秸秆炭化还田依然可以显著降低稻田土壤CH4累积排放量,削减量高达39.5%。(2)通过测定水稻生长、土壤理化性质以及微生物学特性,分析了大气CO2浓度和气温升高条件下生物质炭输入对稻田土壤产甲烷和甲烷氧化作用的影响机制。研究发现,单独升高温度抑制了水稻生长和大部分嗜中温产甲烷菌的活性,导致土壤产甲烷活性降低和通过水稻植株向大气传输的CH4减少。单独升高CO2浓度促进水稻生长,有利于大气O2向根系传输,提高土壤甲烷氧化菌pmoA基因丰度,降低土壤产甲烷活性,从而削减稻田土壤CH4排放量。相关性分析表明,大气CO2浓度和气温升高条件下生物质炭输入可能通过改善土壤环境,显著抑制稻田土壤产甲烷活性,大幅度提高稻田土壤甲烷氧化活性以及甲烷氧化菌功能基因pmoA的丰度,从而导致稻田土壤CH4累积排放量的显著降低。
【关键词】：水稻秸秆生物质炭 稻田土壤 温室气体CH_4 大气CO_2浓度和气温升高
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X144
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 引言13-14
• 1.2 全球气候变暖与稻田土壤CH_4排放14-18
• 1.2.1 全球气候变暖趋势14-15
• 1.2.2 稻田生态系统CH_4排放15-16
• 1.2.3 秸秆还田和过量施肥对稻田土壤CH_4排放的影响16-17
• 1.2.4 大气CO_2浓度和气温升高对稻田土壤CH_4排放的影响17-18
• 1.3 生物质炭对水稻生长和CH_4排放影响的研究进展18-22
• 1.3.1 生物质炭基本特性18
• 1.3.2 生物质炭对土壤理化性质和水稻生长的影响18-20
• 1.3.3 生物质炭对稻田土壤CH_4排放的影响20-22
• 1.4 论文的研究意义、研究目标和研究内容22-24
• 1.4.1 研究意义22
• 1.4.2 研究目标22-23
• 1.4.3 研究内容23-24
• 第二章 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤CH_4排放特性和理化性质的影响24-46
• 2.1 引言24-25
• 2.2 材料与方法25-31
• 2.2.1 试验材料25
• 2.2.2 试验设计25-28
• 2.2.3 样品采集28-29
• 2.2.4 测定指标与方法29-30
• 2.2.5 数据分析30-31
• 2.3 结果与讨论31-44
• 2.3.1 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤CH_4排放的影响31-34
• 2.3.2 大气CO_2浓度和气温升高下水稻生长状况的变化对稻田土壤CH_4排放的影响34-36
• 2.3.3 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤TOC和TN的影响36-38
• 2.3.4 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤含水率的影响38-39
• 2.3.5 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤pH的影响39-40
• 2.3.6 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤EC的影响40-41
• 2.3.7 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤DOC和MBC的影响41-43
• 2.3.8 大气CO_2浓度和气温升高与生物质炭输入条件下CH_4排放特性与土壤理化性质之间的相关性分析43-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第三章 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤CH_4排放影响的微生物学机理46-62
• 3.1 引言46-47
• 3.2 材料与方法47-50
• 3.2.1 试验材料47
• 3.2.2 测定指标与方法47-50
• 3.2.3 数据分析50
• 3.3 结果与讨论50-61
• 3.3.1 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤产甲烷活性的影响50-51
• 3.3.2 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤甲烷氧化活性的影响51-52
• 3.3.3 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤产甲烷菌丰度的影响52-55
• 3.3.4 大气CO_2浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤甲烷氧化菌丰度的影响55-56
• 3.3.5 大气CO_2浓度和气温升高与生物质炭输入对稻田土壤CH_4排放影响的机理分析56-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第四章 结论与展望62-64
• 4.1 研究结论62
• 4.2 研究创新点62-63
• 4.3 研究展望63-64
• 参考文献64-73
• 攻读硕士期间发表的文章、专利及奖励73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘如仪;;湛江市郊稻田土十二种元素初步调查[J];广东卫生防疫;1989年01期

2 魏朝富,车福才,高明;浸润垄作稻田土壤表面物理现象及肥力意义[J];农村生态环境;1991年04期

3 孙锦荷;张永熙;李兴明;陈子元;;~(14)C-速灭菊酯在淹水稻田土壤中的降解[J];科技通报;1985年05期

4 郎春燕;周英;赖晨焕;;氢化物发生原子荧光法测定稻田土中的锑形态[J];分析试验室;2012年12期

5 王卫东，谢小立，上官行健，，陈德章，王明星;顶空气相色谱法测定稻田土壤甲烷产生率[J];热带亚热带土壤科学;1994年04期

6 郎春燕;温丽瑗;张嘉敏;;成都东郊稻田土中汞的分布特征研究[J];环境污染与防治;2012年09期

7 H.Iizuka;T.Masuda;赵祖培;;杀虫脒在水稻和稻田土壤中的残留[J];农药工业译丛;1980年03期

8 王丽香;吕家珑;庄舜尧;胡正义;;我国东部河网地区土壤与河道底泥对磷的吸附特性比较研究[J];土壤;2009年03期

9 上官行健,王明星,R. Wassmann,H. Rennenberg,W. Seiler;稻田土壤中甲烷产生率的实验研究[J];大气科学;1993年05期

10 彭世彰;乔振芳;徐俊增;张剑刚;金小平;;控制灌溉稻田土植系统Cd,Cr迁移转化[J];排灌机械工程学报;2013年07期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 杨谢;赵燮京;王昌全;王昌桃;;保护性耕作下麦稻轮作水稻田土壤的氮素动态变化[A];四川省水土保持学会第四届会员代表大会暨学术交流会论文集[C];2007年

2 李成芳;曹凑贵;汪金平;;不同耕作方式下稻田土壤CO_2排放的研究[A];发展低碳农业 应对气候变化——低碳农业研讨会论文集[C];2010年

3 崔中利;王英;滕齐辉;张斌;曹慧;;淹水和旱作稻田土壤中产甲烷菌的多样性分异[A];第四次全国土壤生物和生物化学学术研讨会论文集[C];2007年

4 倪国荣;潘晓华;魏赛金;吴建富;石庆华;;长期不同施肥制度下赣抚平原双季稻田土壤宏蛋白组研究[A];中国作物学会2013年学术年会论文摘要集[C];2013年

5 禹盛苗;朱练峰;欧阳由男;刘法谋;许佳莹;张均华;金千瑜;;稻鸭种养模式对稻田土壤理化性状及肥力因素的影响[A];中国作物学会50周年庆祝会暨2011年学术年会论文集[C];2011年

6 赵娜;;炉渣施用对稻田土壤pH、Eh和盐度影响的有效性分析[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年

7 李成芳;曹凑贵;汪金平;翟中兵;梅少华;;不同耕作方式下稻田土壤CH_4和CO_2的排放及碳收支估算[A];第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2009年

8 商庆银;杨秀霞;;长期不同施肥制度对双季稻田土壤固碳速率的影响[A];中国作物学会2013年学术年会论文摘要集[C];2013年

9 李天安;樊小林;刘芳;吕雪娟;;覆膜旱种稻田N_2O排放量及排放机理[A];第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 邓立平;施点石灰 水稻高产[N];湖南科技报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 李亮;稻田土壤遗存磷的赋存形态、微生物酶学转化及活化技术研究[D];浙江大学;2014年

2 赵娜;吉林省稻田土壤生境恶化问题的研究[D];吉林农业大学;2015年

3 董达;生物质炭对水稻生长与稻田甲烷排放效应的影响及其机理研究[D];浙江大学;2015年

4 靳振江;耕作和长期施肥对稻田土壤微生物群落结构及活性的影响[D];南京农业大学;2013年

5 耿建梅;海南省稻田土壤硒的化学特征及水稻吸收累积硒的基因型差异与机理[D];海南大学;2010年

6 黄山;基于碳组分分析的稻田土壤固碳优势及其保持途经研究[D];南京农业大学;2011年

7 雷娟利;蔬菜土壤生态系统微生物分子生态学研究[D];浙江大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 查婷;浙江温岭稻田土壤中多环芳烃的空间分布及风险评价[D];浙江大学;2015年

2 伍孟雄;秸秆生物质炭在淹水稻田土壤中的矿化特性及其潜在的固碳效应研究[D];浙江大学;2015年

3 张敏;湖南攸县水稻田土壤镉污染评估与控制[D];山西大学;2015年

4 陈佳娜;成都平原区稻田土壤镉污染防控技术研究[D];四川农业大学;2013年

5 韩兴国;大气二氧化碳浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤甲烷排放的影响研究[D];浙江大学;2016年

6 朱晓杰;铀矿山典型场地中铀分布特征及形成机理研究[D];东华理工大学;2013年

7 张弛;稻田土壤对甲烷的吸收作用及其影响因素研究[D];浙江大学;2002年

8 杨菲;稻田土壤养分对大气CO_2浓度升高的响应特征及其机制研究[D];南京农业大学;2009年

9 黄峥;铜单一污染与铜镉复合污染对稻田土壤微生态的影响及抗性菌株的分离与特征研究[D];浙江大学;2006年

10 雷涵韫;三种磷矿粉的结构组成、化学活性及其在稻田土壤中的溶解动态规律[D];浙江大学;2004年

本文编号：1025278