基于DNDC模型评估湖北省不同稻作系统不同管理措施温室气体排放的周年变化

为了探究不同管理措施对湖北省主要稻作系统CH4和N2O周年排放的影响,利用田间观测数据验证DNDC模型后,结合地理信息系统(ArcGIS)模拟和测算湖北省不同稻作系统温室气体的周年排放。本研究于2019年在鄂西北的枣阳市设置水稻-小麦(RW)、水稻-再生稻(RO)稻作系统,在鄂东南的武穴市设置RO、水稻-油菜(RR)稻作系统,在江汉平原的潜江市设置RW、RO、RR稻作系统,每个稻作系统均设置常规栽培和优化栽培(包括氮肥深施、节水灌溉、秸秆还田等)两个模式,通过静态箱法测定温室气体CH4和N2O的周年排放特征。大田验证试验结果显示,不同稻作系统不同栽培模式下CH4和N2O排放实测值与模拟值归一化均方根误差(NRMSE)值为19.3%~24.2%,模型拟合度在可接受范围之内。DNDC模型模拟和估算结果表明,湖北省稻作区增温潜势(GWP)表现为江汉平原>鄂东南>鄂西北,不同区域稻作系统CH4的排放总量、N2O的排放总量和GWP均表现为RW>RO>RR。优化栽培管理模式可以明显减少CH4和N2O排放,与常规栽培管理模式相比,优化栽培管理模式下RW、RO和RR的单位面积CH4排放量分别降低9.5%~18.0%、7.3%~18.4%和18.2%~22.4%,N2O排放量分别降低4.2%~14.2%、6.9%~24.7%和8.8%~18.1%。优化栽培管理后,各地区的GWP表现为,鄂西北:襄阳>十堰>神农架;鄂东南:黄冈>咸宁>武汉>黄石>鄂州;江汉平原:荆州>荆门>孝感>随州>天门>仙桃>潜江。优化栽培管理模式下鄂西北、鄂东南和江汉平原稻田CH4周年排放总量较常规栽培管理模式分别降低11.8%、14.4%和16.3%,稻田N2O周年排放总量分别降低82.4%、77.5%和83.0%。本研究结果表明,DNDC模型可以较好地模拟湖北省不同稻作系统下温室气体的排放,同时优化稻作管理模式对稻田生产具有好的减排效果,为在湖北省推广该模式提供理论依据。

铁酸镍催化可见光还原缓解Cr(Ⅵ)对水稻幼苗的毒害

为明确铁酸镍可见光下催化还原Cr(Ⅵ)对水稻幼苗生长的影响,采用水培(Yoshida溶液)试验,设置对照、Cr(Ⅵ)胁迫和光催化3个处理,研究不同处理下水稻(7优88和7优370)幼苗苗长、根长、叶绿素、铬含量、干物质量及铬积累量的差异。结果表明:Cr(Ⅵ)胁迫显著抑制两个水稻品种的苗长和根长,降低叶绿素含量,破坏活性氧清除系统,引起丙二醛积累,阻碍水稻幼苗正常生长。与对照处理相比,Cr(Ⅵ)胁迫处理苗长降低10.4%~14.6%,根长降低57.8%~59.5%,叶绿素含量减少38.4%~42.6%,丙二醛含量增加82.9%~86.6%,地上部Cr(Ⅵ)含量增加66~130倍,植株干物质量降低10.4%~13.1%。光催化处理显著缓解了水稻受到的Cr(Ⅵ)毒害,与Cr(Ⅵ)胁迫处理相比,光催化处理后苗长和根长平均增加17.6%和73.8%,Cr(Ⅵ)含量降低50.4%~50.7%,干物质量增加4.9%~5.9%,总铬积累量减少25.9%~27.8%,丙二醛含量降低28.9%~30.6%,植株生长状况明显改善。然而,与对照相比,光催化处理干物质减少5.1%~8.9%。研究表明,Cr(Ⅵ)胁迫显著抑制了水稻生长,铁酸镍可见光催化还原可有效缓解植株Cr(Ⅵ)毒害。