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中国稻田生态系统固碳效应模拟研究
2024年
【目的】研究稻田生态系统固碳量的动态变化,为制定与推广耕地固碳减排措施提供依据。【方法】基于3年稻田受控试验数据,校验生物地球化学脱氮—分解作用(denitrification-decomposition,DNDC)模型,并估算2018—2020年间中国稻田生态系统的固碳量;分析稻田生态系统土壤及作物固碳量的时空分布,评估农田生态系统在实现“碳中和”中的贡献。【结果】DNDC模型模拟的水稻产量及土壤有机碳含量与田间观测结果一致性较高(相关系数均大于等于0.77,平均绝对误差和归一化均方根误差均小于13%);2018—2020年中国水稻固碳总量为523.29 Tg,作物对总固碳量的贡献率达97%以上。江西、湖南、广东和广西的双季稻固碳能力较强,而云南、浙江和海南的相对较弱。单季稻固碳量分布呈现北高南低的空间分布特征,其中黑龙江、江苏和湖北的固碳量较高。湖南、福建、江西和广西的双季稻固碳量大于单季稻,双季稻固碳量占总固碳量的60%以上。【结论】DNDC模型可用于模拟稻田生态系统的碳收支,中国稻田生态系统是重要的碳汇,且呈现出较强的空间异质性。
卢欣晴张秀英汪振李升峰李升峰
关键词:固碳量稻田生态系统土壤有机碳
中国稻田登记噻虫嗪单剂的水生生态风险评估
2024年
为评估第二代新烟碱类杀虫剂噻虫嗪对水生环境的潜在风险,本文采用TOP-RICE模型,选取高浓度、短时间间隔和低浓度、长时间间隔2种施药方法,对我国在水稻上已登记的有效的施用方式为“喷雾”的噻虫嗪单剂品种进行暴露浓度预测。运用风险商值法对噻虫嗪进行水生生态风险评估。结果显示,截至2023年10月,近3年我国水稻上登记的有效噻虫嗪单剂共383种,主要剂型为水分散粒剂、可湿性粉剂、悬浮剂、种子处理悬浮剂、悬浮种衣剂、颗粒剂等,其中,水分散粒剂占比最大,占总量的28.72%。TOP-RICE模型预测结果显示,水分散粒剂、可湿性粉剂、悬浮剂3种噻虫嗪制剂产品在水稻上施用后,预测环境浓度范围为0.2300~29.2464μg·L^(-1),通过物种敏感性分布(SSD)曲线的绘制得到噻虫嗪对水生生物急性生态风险阈值(HC 5)为16.09μg·L^(-1),慢性HC 5为2.096μg·L^(-1),并且以溪流摇蚊为代表的大部分无脊椎动物对该杀虫剂较为敏感。结合风险商值(RQ)值的计算得出这3种剂型噻虫嗪对水生生态环境存在一定的威胁,在目前登记施用条件下,噻虫嗪可湿性粉剂的预测环境浓度较大,对水生生态系统的风险大于其他剂型。本研究由于通过模型完成,并且代谢物数据并不足,实验数据偏保守,结果存在一定的不确定性。
周蕾程涵智程再炜郑豪杰尹晓辉
关键词:噻虫嗪风险评估水生生态系统
中国稻田土壤有机碳汇特征与影响因素的研究进展被引量:5
2023年
稻田中国面积最大的耕地之一,稻田土壤有机碳(SOC)是重要的农业碳库,被认为在减缓大气二氧化碳浓度上升和全球变暖中起着重要作用。明确中国稻田土壤有机碳汇特征与影响因素,有助于制定合理的农业管理措施,科学地增强稻田土壤固碳潜力。研究发现:在空间分布上,中国稻田SOC含量具有地域性差异,总体表现为华南、西南高于华北、西北,长江中游高于下游,且稻田SOC含量沿海拔升高而增加,随土壤深度增加而减少;在组成上,稻田土壤活性碳比例低于5.3%,惰性碳比例远大于活性碳,高达60%以上,稻田固碳重点在于惰性组分;在影响因素上,人为管理措施是导致稻田碳汇变化的主要原因,并与自然因素密切相关。为充分发挥稻田土壤碳汇功能,未来研究应加强稻田SOC稳定机制研究,制定因地制宜的农业管理方案,为中国“碳达峰与碳中和”目标的实现提供科学依据。
常琳溪梁新然王磊李祖然湛方栋何永美
关键词:稻田土壤有机碳影响因素碳固定
中国稻田渔业起源与历史分析被引量:1
2023年
中国是世界上稻田渔业开展最早的国家。我国稻田渔业起源时间有距今约“2400-3000年”“1700-2000年”和“1200年”等观点,但通过考辨学术文献以及分析考古证据,论文认为稻田渔业起源于东汉至三国时期,距今约1700-2000年。稻田渔业起源地区主要是有食鱼习惯族群迁徙到的偏僻山区,主要分布在四川、浙江、广西、湖南、广东、贵州、云南等地区。稻田渔业养殖品种主要为适宜在稻田浅水中生长、消费规格中等偏小、杂食性或草食性的水产动物,古代主要养殖鲤、鲫、草、泥鳅等品种,随着社会经济发展和人民生活水平提高,现代则升级为高附加值名特优水产品,包括小龙虾、青虾、河蟹、中华鳖、罗非鱼等品种。论文还对稻田渔业兴替原因进行了探究分析,认为自然现象模仿、饮食习惯保持、工艺创新、文化传承和效益驱动等是其主要原因。稻田渔业是顺应自然、道法自然的生态“杰作”,因此研究其发展史,对促进中国现代农业可持续发展具有重要意义。
李荣福杜雪地徐忠香李小平孙龙生
关键词:综合种养
中国稻田土壤铁流失及其环境意义被引量:4
2022年
铁是重要的生命元素,其在地球表层系统中的迁移和循环过程对陆地和海洋生态系统有重要影响.中国稻作历史悠久、稻田分布广泛、类型众多、人为活动影响强烈,频繁的干湿交替导致水稻土中铁的迁移过程十分活跃,且与自然土壤相比有很大差异,但关于这类独特的人工湿地生态系统铁的界面迁移流失量及其对河流乃至近海环境的贡献还缺少系统的评估.本研究以中国典型稻作区不同景观(沼泽、平原、阶地)和母质类型(酸性、中性、石灰性)起源的7个时间序列水稻土为对象,系统分析了水稻种植前后土壤中铁的动态演化特征,并在收集和整理相关大量文献数据的基础上,估算了全国尺度由于人为植稻引起的铁流失量.结果表明,不论起源于何种景观与母质类型,水稻土在1m土体内最终都会呈现铁的流失趋势.起源于低洼沼泽区石灰性湖相沉积物的水稻土,在前期(50a)铁呈现一定的累积,之后呈现流失趋势(铁流失的平均速率为0.026kg m^(−2) a^(−1));起源于平原地区石灰性母质的水稻土在1000a内铁以土体内表层还原淋溶与亚表层氧化淀积的内循环过程为主,之后呈现流失趋势(铁流失的平均速率为0.029kg m^(−2) a^(−1));而起源于平原与丘陵地区酸性和中性母质的水稻土在植稻初期就出现铁的快速流失(铁的最大流失速率达1.106kg m^(−2) a^(−1)),之后铁流失速率趋缓.起源母质pH、CaCO_(3)与有机质含量、地形控制的物质运移以及人为灌溉引起的土壤水分状况变化与植稻年龄共同决定了稻田铁流失的模式和速率.根据时间序列水稻土数据与文献数据,初步估算出全国稻田土壤铁流失通量约为46.4~195.7Tg a^(−1),全国稻田铁流失总量约为5121.5~9412.2Tg.稻田铁流失的准确估算对科学评估土地利用变化对铁的生物地球化学循环的影响具有重要意义.
陈留美赵东波韩光中杨飞龚子同宋效东李德成张甘霖
关键词:水稻土生物地球化学循环
基于生态系统服务净价值的中国稻田生态系统可持续性评估
生态系统服务是人类直接或间接从生态系统功能中获得的利益。20世纪90年代以来,人口和经济高速增长导致生态系统服务功能退化,全球生态环境问题逐渐凸显,人们开始认识到生态系统服务在维持人类生存和发展方面的重要作用。一方面,生...
杨腾
关键词:稻田生态系统可持续性空间溢出效应
施肥模式对中国稻田氮素径流损失和产量影响的Meta分析被引量:2
2022年
优化施肥模式是减少稻田氮素径流损失,降低农业面源污染风险,确保作物产量的重要措施。采用Meta分析方法研究不同施肥模式(施肥类型、施肥量和分施次数)对稻田氮素径流损失和作物产量的影响,筛选了29个同行评议研究论文,共109组有效的配对试验数据进行分析。结果表明,与不施肥相比,化肥、有机肥替代和缓释肥替代分别增加氮素径流损失量N 6.73、1.21和3.40 kg/hm^(2)。与单施化肥相比,有机肥和缓释肥替代分别显著降低82.0%和49.5%的氮素径流损失,而对作物产量没有显著影响。同时,单施化肥处理的氮素径流损失率(4.34%)显著高于有机肥替代(2.33%)和缓释肥替代(2.04%)。施肥量的影响表现为,当施肥量低于N 240 kg/hm^(2)时氮素径流损失量没有明显差异,95%置信区间范围在N 4.40~6.96 kg/hm^(2);而施肥量高于N 240 kg/hm^(2)时氮素径流损失量显著增加,95%置信区间范围增加为N 7.17~11.25 kg/hm^(2)。当稻田的施肥量为N 120~180 kg/hm^(2)时,可有效降低氮素径流损失,同时维持较高的作物产量。化肥分施次数也对氮素径流有显著影响,与氮肥一次性施入相比,分施显著降低了氮素的径流损失量和损失率,其中2、3和4次分施的氮素径流损失率均值分别为1.87%、3.54%和3.21%,显著低于单次施用的10.20%。该研究结果为合理制定稻田氮素管理方案、减少氮素径流损失和农业面源污染物排放、提高氮素利用效率提供科学依据。
魏翠兰曹秉帅韩卉谷丰
关键词:水稻施肥META分析
中国稻田固碳和温室气体排放模型构建与固碳减排潜力评估
稻田是人类食物的重要来源,也是温室气体的重要排放源,同时稻田土壤也有着巨大的固碳潜力。开发可靠的计量方法用于准确地估算国家尺度稻田温室气体排放及表层土壤有机碳(SOC)变化量,对于明确水稻种植对气候变化的贡献及农业减缓气...
孙建飞
关键词:稻田氧化亚氮土壤有机碳情景分析
中国稻田土壤有效磷时空演变特征及其对磷平衡的响应被引量:26
2021年
以农业农村部始于1988年的全国稻田土壤监测数据库为基础,将稻作区划分为东北、长江三角洲(简称“长三角”)、长江中游、华南和西南五个区域,分析近30 a各稻作区土壤有效磷含量、磷肥回收率及农学效率和磷素的表观平衡,揭示各区域间稻田土壤磷素时间演变和空间差异特征,为稻田土壤磷素科学管理提供理论依据。结果表明,全国主要稻作区土壤有效磷含量平均为21.18 mg·kg^(-1),各区域间稻田土壤有效磷含量存在显著差异,其中华南区最高(33.71 mg·kg^(-1)),西南区最低(12.49 mg·kg^(-1))。除长江中游外,其他稻作区土壤有效磷含量均随施肥年限的延长而增加,全国平均年增速为0.36 mg·kg^(-1)。随施肥年限的延长,各区域均表现为磷素盈余状态,全国土壤磷素盈余量年均为35.03 kg·hm^(-2),其中华南区磷素盈余速率最高(51.31 kg·hm^(-2)·a^(-1))。土壤有效磷含量与磷素累积盈余量呈显著正相关关系(P<0.05),平均每盈余磷素100 kg·hm^(-2),土壤有效磷含量增加0.82 mg·kg^(-1)。各稻作区磷肥回收率和磷肥农学效率均随施肥年限的延长而显著升高(P<0.05),其中以西南区最高,分别为35.92%和69.02 kg·kg^(-1)。近30 a来,各稻作区土壤有效磷含量和磷素累积盈余量随施肥年限的延长而显著升高,土壤磷肥回收率和农学效率表现出区域差异,应根据当地磷素平衡状况适当调整施磷制度,西南区应增施磷肥,保证作物的正常磷素需求;华南区可减少磷肥施用量,提高磷素利用率,降低面源污染风险。
都江雪柳开楼黄晶韩天富王远鹏李冬初李亚贞马常宝薛彦东张会民
关键词:稻田有效磷磷平衡
中国稻田土壤镉污染及务农性暴露概率风险被引量:13
2021年
为了解中国稻田土壤镉污染时空变异特征及其务农性接触的健康风险,对1991~2017年发表的205篇有关稻田土壤镉调查文献进行系统回顾,并采用USEPA推荐的健康风险评估概率模型对健康风险进行评估.结果表明,全国稻田土壤镉平均浓度[(0.54±1.38)mg/kg]显著高于全国表层土壤镉背景值(0.097mg/kg).虽未见显著的时间变异(β=-0.002,95%置信区间:-0.025~0.022),但不同地区和不同人为扰动下的稻田土壤镉浓度存在较大异质性:华南[(0.88±1.59)mg/kg]>西南[(0.46±0.85)mg/kg]>华东[(0.44±1.45)mg/kg]>华北[(0.36±1.05)mg/kg]>东北[(0.35±0.83)mg/kg]>西北[(0.01±0.05)mg/kg]和矿冶[(1.77±2.18)mg/kg]>其他工业活动[(0.64±1.22)mg/kg]>电子垃圾拆解[(0.59±0.87)mg/kg]>污灌[(0.57±1.26)mg/kg]>交通[(0.56±0.86)mg/kg]>常规稻田[(0.25±0.34)mg/kg].除西北地区外,各地区稻田土壤镉浓度均出现不同程度的超标现象,尤其华南地区34%条土壤镉浓度数据超过农用地土壤镉污染风险管制值(1.5mg/kg).土壤镉务农性接触的非致癌风险(HQ<<1)处于可接受水平,其中皮肤接触是主要途径,女性是务农性土壤镉暴露的高风险人群,华南和西南地区是务农性土壤镉暴露的高风险地区.
崔祥芬张琴田森林王晋昆黄建洪
关键词:土壤镉稻田蒙特卡罗模拟

相关作者

蔡祖聪
作品数:302被引量:5,004H指数:47
供职机构:南京师范大学地理科学学院
研究主题:土壤 稻田 CH 甲烷排放 N
刘贵斌
作品数:44被引量:115H指数:7
供职机构:中国人民银行
研究主题:稻田养鱼 鳖鱼 养鱼生产 免耕 生态种养
周江伟
作品数:23被引量:96H指数:8
供职机构:湖南农业大学农学院
研究主题:稻田养鱼 鳖鱼 免耕 生态种养 养鱼生产
黄璜
作品数:685被引量:3,238H指数:30
供职机构:湖南农业大学农学院
研究主题:水稻 稻田 生态种养 生态 免耕
黄耀
作品数:171被引量:3,487H指数:35
供职机构:南京农业大学
研究主题:稻田 N2O排放 农田 CH 气候变化