超級稻與常規(guī)稻CH4排放特征及其植株特性的比較分析.pdf

1、甲烷(CH4)是主要的溫室氣體，稻田是大氣CH4最重要的人為源之一，其中我國稻田面積占全球稻田總面積的36％。水稻植株對稻田CH4的產(chǎn)生、氧化和傳輸三個過程的影響顯著。不同品種根系分泌物和脫落物組成成分和含量均不同，導致品種間稻田土壤產(chǎn)CH4能力不同。水稻植株主要通過根系泌氧來影響CH4的氧化，根系氧化力強的品種稻田CH4排放量低，不同品種因通氣組織孔徑大小而顯著影響根系泌氧能力。稻田土壤中的CH4絕大部分（90％以上）通過水稻植株的通

2、氣組織排放到大氣中，不同的水稻品種在根系、植株高度、分蘗數(shù)和葉片等生理生產(chǎn)特征上的差異可能使甲烷的傳輸效率迥異。鑒于超級稻的高產(chǎn)潛力和水稻面積難以擴大，大面積推廣種植超級稻已經(jīng)被認為是實現(xiàn)水稻總產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定地提高的關鍵技術途徑。目前關于超級稻的相關研究主要集中在與常規(guī)稻生產(chǎn)力及生理生態(tài)比較等方面，對CH4排放方面的評價研究較少。因此，了解超級稻與常規(guī)稻的CH4排放差異及其影響因素，對協(xié)調(diào)糧食增產(chǎn)和溫室氣體減排的意義重大。為此，本研究分別選

3、取我國三大稻區(qū)代表性強、推廣面積大的超級稻和常規(guī)稻品種，進行CH4排放特征和植株生長特性的比較分析，擬為超級稻推廣應用和高產(chǎn)低碳稻作模式構(gòu)建提供重要的理論參考和技術指導。
　　1.不同地區(qū)、不同品種類型的CH4排放通量季節(jié)變化均呈雙峰模式，抽穗期峰值低于分蘗期的峰值，超級稻排放峰值低于常規(guī)稻。從全生育期CH4排放總量來看，常規(guī)稻鎮(zhèn)稻11、豐兩優(yōu)6號、兩優(yōu)038、遼粳9號和遼優(yōu)5218分別相應地比超級稻寧粳1號、Ⅱ優(yōu)084、五優(yōu)30

4、8、吉粳88和遼優(yōu)1052高35.22％（P＜0.05）、0.65％、25.68％(P＜0.05)、45.44％(P＜0.05)和5.87％，超級稻的排放總量低于常規(guī)稻，尤其長江下游和東北稻區(qū)的常規(guī)粳稻品種差異顯著。品種間CH4排放差異主要體現(xiàn)在分蘗-抽穗期，此時期植株對CH4排放的影響最大，品種間的生物量、株高和根系等形態(tài)特征差異顯著。
　　2.根系是不同粳稻品種影響稻田CH4排放的主要因素。長江下游粳型超級稻寧粳1號和常規(guī)稻鎮(zhèn)

5、稻11的生物學產(chǎn)量、株高、葉面積等形態(tài)特征均無明顯差異，但寧粳1號的CH4排放顯著低于鎮(zhèn)稻11，主要原因是根系的差異顯著。尤其是在抽穗期，寧粳1號的根干重比鎮(zhèn)稻11高44.83％（P＜0.05），強大的根系可能是寧粳1號中期CH4排放顯著低于鎮(zhèn)稻11的主要原因之一。東北粳型超級稻吉粳88分蘗-抽穗期CH4排放極顯著低于常規(guī)稻遼粳9號，同期根干重比遼粳9號高93.03％（P＜0.05），且差異值顯著高于株高和葉面積的差異值。本研究表明，生

6、物量高的水稻品種CH4排放降低的主要原因是根系量的顯著增加。而強大的根系同時可以增強后期葉片光合物質(zhì)生產(chǎn)，增強籽粒灌漿，寧粳1號、吉粳88的籽粒產(chǎn)量分別比鎮(zhèn)稻11、遼粳9號高35.0％（P＜0.05）、67.28％(P＜0.05)。因此，維持強大的根系，不僅利于水稻增產(chǎn)，也促進稻田CH4減排。
　　3.維持秈稻植株后期活力不僅利于提高收獲指數(shù)增加產(chǎn)量，也利于稻田CH4減排。長江下游秈型超級稻Ⅱ優(yōu)084和常規(guī)稻豐兩優(yōu)6號CH4排放總

7、量基本無差異，但豐兩優(yōu)6號籽粒產(chǎn)量、收獲指數(shù)均極顯著高于Ⅱ優(yōu)084，導致豐兩優(yōu)6號單位籽粒產(chǎn)量的CH4排放量比Ⅱ優(yōu)084低22.00％(P＜0.05)?？梢?，在同樣的產(chǎn)量目標下即使單位面積CH4排放一致，高產(chǎn)品種的稻田CH4排放也會降低。長江中上游秈型超級稻五優(yōu)308在水稻生長前期和中期CH4排放顯著低于常規(guī)稻兩優(yōu)038，雖后期CH4排放略高但其占總量的比例較小，五優(yōu)308CH4排放總量仍低于兩優(yōu)038。而五優(yōu)308籽粒產(chǎn)量、收獲指數(shù)極