不同水稻品種對重慶地區(qū)稻田溫室氣體排放的影響

DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2025.01.018

摘要：【目的】探究不同水稻品種對稻田溫室氣體排放的影響，以期篩選出適宜重慶地區(qū)種植的高產(chǎn)、溫室氣體低排放水稻品種。【方法】通過田間試驗，采用靜態(tài)箱—氣相色譜法連續(xù)觀測重慶地區(qū)主推的6個水稻品種（中浙優(yōu)H7、渝兩優(yōu)華占、Q香優(yōu)352、神農(nóng)優(yōu)446、渝香優(yōu)8133、渝香203）甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）排放通量，收獲期測定水稻產(chǎn)量，并對比其全球增溫潛勢和溫室氣體排放強度?！窘Y果】在6個水稻品種中，僅中浙優(yōu)H7的CH4排放通量呈雙峰趨勢，峰值分別出現(xiàn)在抽穗期—灌漿期和成熟期—收獲期；其余5個品種的CH4排放通量均呈單峰趨勢，且峰值均出現(xiàn)在抽穗期—灌漿期。不同品種的CH4排放總量為175.77～274.10 kg/ha，其中，Q香優(yōu)352的CH4排放總量最低，而渝香優(yōu)8133排放總量最高，二者間存在顯著差異（Plt;0.05，下同）。N2O的明顯排放峰出現(xiàn)在稻田落干后，排放總量為-0.100～0.464 kg/ha，各品種間的N2O排放總量無顯著差異（Pgt;0.05），其中渝香優(yōu)8133的N2O排放總量為負值。不同品種水稻產(chǎn)量為4.94～8.20 t/ha，其中Q香優(yōu)352產(chǎn)量最高，渝兩優(yōu)華占產(chǎn)量最低，二者間存在顯著差異。全球增溫潛勢分析顯示，中浙優(yōu)H7的全球增溫潛勢最高，達7.67 t CO2e/ha，而Q香優(yōu)352的全球增溫潛勢最低，為4.98 t CO2e/ha。不同水稻品種的溫室氣體排放強度在0.61～1.54 t CO2e/t，其中Q香優(yōu)352的溫室氣體排放強度最低，顯著低于其他品種，而中浙優(yōu)H7的溫室氣體排放強度最高。【結論】綜合考慮產(chǎn)量和溫室氣體排放情況，Q香優(yōu)352產(chǎn)量最高，且CH4排放總量和溫室氣體排放強度最低，更適宜在重慶及類似地區(qū)推廣種植。

關鍵詞：水稻品種；甲烷；氧化亞氮；溫室氣體排放；水稻產(chǎn)量；重慶地區(qū)

中圖分類號：S511文獻標志碼：A文章編號：2095-1191（2025）01-0204-10

Effects of different rice varieties on greenhouse gas emissions from paddy fields in Chongqing

FAN Mao1，2，YANG Xue-ting1，ZHANG Jian1，LIU Qian1，2，ZHAO Zheng-wu2，LIAO Dun-xiu1，HANG Xiao-ning1*

（1Chongqing Academy of Agricultural Sciences，Chongqing 401329，China；2College of Life Sciences/Chongqing Engineering and Technology Research Center of Characteristic Crop Resources，Chongqing Normal University， Chongqing 401331，China）

Abstract：【Objective】To explore the effects of different rice varieties on greenhouse gas emissions in paddy fields，which could screen out high-yielding rice varieties with low greenhouse gas emissions suitable for cultivation in Chong-qing.【Method】Through field experiments，the fluxes of methane（CH4）and nitrous oxide（N2O）from 6 major rice varie-ties（Zhongzheyou H7，Yuliangyouhuazhan，Q Xiangyou 352，Shennongyou 446，Yuxiangyou 8133 and Yuxiang 203）in Chongqing were continuously monitored using the static chamber-gas chromatography method.The rice yields were measured at harvest，and the global warming potential and greenhouse gas emission intensity of each variety were com-pared.【Result】Among the 6 rice varieties，only Zhongzheyou H7 showed a bimodal trend in CH4 flux，with peaks occur-ring during the heading stage-filling stage and the maturity stage-harvest stage.The CH4 fluxes of the other 5 varieties showed an unimodal trend，with peaks occurring during the heading stage-filling stage.The total CH4 emissions of diffe-rent varieties ranged from 175.77 to 274.10 kg/ha.Among them，Q Xiangyou 352 had the lowest total CH4 emission，while Yuxiangyou 8133 had the highest，and there was significant difference between the two（rlt;0.05，the same below）.The obvious emission peak of N2O occurred after the paddy field was drained，with total emission ranging from-0.100 to 0.464 kg/ha.There was no significant difference in the total N2O emission among the varieties（rgt;0.05），and the total N2O emission of Yuxiangyou 8133 was negative.The rice yields of different varieties ranged from 4.94 to 8.20 t/ha.Among them，Q Xiangyou 352 had the highest yield，while Yuliangyouhuazhan had the lowest yield，and there was sig-nificant difference between the two.The global warming potential analysis showed that Zhongzheyou H7 had the highest global warming potential，reaching 7.67 t CO2e/ha，while Q Xiangyou 352 had the lowest global warming potential，at 4.98 t CO2e/ha.The greenhouse gas emission intensity of different rice varieties ranged from 0.61 to 1.54 t CO2e/t.Among them，QXiangyou 352 had the lowest greenhouse gas emission intensity，which was significantly lower than that of other varieties，while Zhongzheyou H7 had the highest greenhouse gas emission intensity.【Conclusion】Considering both yield and greenhouse gas emission，Q Xiangyou 352 has the highest yield and the lowest CH4 emission and greenhouse gas emission intensity，and it is suitable for promotion in Chongqing and regions with similar conditions.

Key words：rice variety；methane；nitrous oxide；greenhouse gas emissions；rice yield；Chongqing region

Foundation items：General Project of Chongqing Natural Science Foundation（CSTB2022NSCQ-MSX1333）；Gene-ral Project of Chongqing Technology Innovation and Application Development Special Project（CSTB2022TIAD-GPX 0012）；Chongqing Research Institution Performance Incentive and Guidance Project（cstc2022jxjl80003）；Chongqing Graduate Joint Training Base Construction Project（Yujiaoyanfa 2023008）

0引言

【研究意義】根據(jù)2022年世界氣象組織發(fā)布的溫室氣體公報，2021年全球地表甲烷（CH4）濃度較工業(yè)化前激增264%；氧化亞氮（N2O）濃度增長124%（World Meteorological Organization，2022）。這一顯著變化表明全球氣候變暖已成為當今世界的緊迫挑戰(zhàn)。我國作為《巴黎協(xié)定》的簽署國，已承諾在2030年前實現(xiàn)碳排放達峰，并在2060年前實現(xiàn)碳中和目標。在全球范圍內(nèi)，每年因人類活動產(chǎn)生的溫室氣體排放中，有50%的CH4和60%的N2O來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動（Intergovernmental Panel on Climate Change，2007）。在此背景下，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中CH4和N2O的排放已成為影響氣候變暖的重要因子（陳語等，2022）。稻田是大氣CH4的主要排放源之一（Zhang et al.，2011），水稻在生長過程中也會排放大量CH4和N2O，其中CH4的產(chǎn)生主要源于水稻根系分泌有機物為產(chǎn)甲烷菌提供的充足底物，并依賴植株通氣組織進行傳輸（Aulakh et al.，2002；夏龍龍和顏曉元，2020）。因此，深入研究不同水稻品種對稻田CH4和N2O排放的影響，對于制定有效的稻田溫室氣體減排措施具有重要意義。【前人研究進展】研究表明，約90%的稻田CH4是通過水稻植株的通氣組織傳輸并最終釋放到大氣中（田婷等，2018；肖志祥等，2018）。然而，不同水稻品種在CH4傳輸速率上表現(xiàn)出顯著差異，這種差異主要源于水稻生理特性的綜合影響，包括植株形態(tài)、光合作用能力、葉面積指數(shù)、分蘗數(shù)量及生物量等因素（孫會峰等，2015；黃農(nóng)榮等，2018）。不同品種的根系形態(tài)特征在稻田土壤CH4生成及根系對CH4吸收過程中可能發(fā)揮關鍵作用，根系體積較大的品種通常展現(xiàn)出較強的根系活力，有助于產(chǎn)生更多的根系分泌物，進而促進CH4生成（Maurer et al.，2018）。作物90%～95%的干物質質量源自光合作用的產(chǎn)物，其中，高產(chǎn)水稻品種更是顯著依賴于其出色的光合生產(chǎn)能力（趙文琪，2023）。光合產(chǎn)物在植株中發(fā)揮重要作用，是CH4生成過程中底物的主要來源，通過優(yōu)化光合產(chǎn)物向稻穗的分配，不僅能提高水稻產(chǎn)量，還可有效減少稻田中CH4排放量（江瑜等，2022）。此外，Das和Baruah（2008）研究發(fā)現(xiàn)，葉面積指數(shù)與稻田CH4排放量呈顯著正相關；Qin等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，稻田CH4排放量與分蘗數(shù)、莖生物量呈顯著正相關。稻田CH4排放量與水稻植株地上部生物量之間也存在明顯的正相關關系，雜交稻品種相較于常規(guī)稻品種在生物量方面表現(xiàn)出優(yōu)勢，其根系泌氧能力也更強，增強了土壤中的CH4氧化作用，從而在一定程度上降低CH4排放量，可見水稻地上部生物量對CH4排放的影響可能受水稻品種特性的調(diào)控（任孝儉等，2022）。由于上述生理特性的差異，不同品種的水稻在生長過程中對環(huán)境的影響及適應能力各不相同，進而影響其溫室氣體排放量。目前，關于不同水稻品種溫室氣體排放的研究主要集中在我國的平原地區(qū)。馬永躍等（2013）在福州平原進行的研究表明，在水稻的整個生長周期內(nèi)，相較于常規(guī)稻品種，超級稻品種的CH4平均排放量減少3.6%，N2O平均排放量增加133.8%。閆曉君等（2013）在長三角地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，粳型超級稻CH4排放總量顯著高于秈型超級稻。李紹秋等（2023）研究江漢平原不同類型一種兩收水稻品種對稻田CH4和N2O排放的影響，結果表明，再生稻豐兩優(yōu)香1號具有較高的稻谷產(chǎn)量和較低的溫室氣體排放，更適合在江漢平原地區(qū)推廣?！颈狙芯壳腥朦c】相比平原地區(qū)，重慶多山地丘陵，水稻生長主要依賴于自然降水，且因重慶日照少、夏季炎熱多伏旱，故水稻生長前期通常遭受低溫和日照不足的影響，而中后期面臨伏旱的挑戰(zhàn)，因此，對高溫具有一定適應性的水稻品種更能應對重慶地區(qū)的氣候變化。目前，已有不少關于耐高溫水稻育種的研究（黃倫霄等，2023；楊帥等，2024），但有關不同水稻品種對溫室氣體排放的影響鮮有報道。【擬解決的關鍵問題】通過田間觀測試驗，比較不同水稻品種在CH4和N2O排放、稻谷產(chǎn)量之間的差異，篩選出適宜于重慶及類似地區(qū)種植的高產(chǎn)、溫室氣體低排放水稻品種，為在保障糧食安全的前提下最大限度減少稻田溫室氣體排放提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗地設在重慶市九龍坡區(qū)的重慶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高科技園區(qū)內(nèi)（29°27′N，106°21′E），海拔357.7 m。該地區(qū)屬于典型的亞熱帶季風性濕潤氣候，水熱豐富，雨熱同季，年均氣溫16～18℃，年均降水量1029～1105 mm，主要集中在5—9月，無霜期340～345 d。試驗期內(nèi)日均溫26.1℃（21.3～31.0℃），降水量757.6 mm（圖1）。土壤類型為沙溪廟組紫色巖上發(fā)育形成的紫色土，耕作層土壤有機質9.8 g/kg、全氮1.2 g/kg、銨態(tài)氮2.3 mg/kg、硝態(tài)氮5.1 mg/kg，pH 6.9。

1.2試驗材料

選取近年來重慶市主推的6個水稻品種（渝兩優(yōu)華占、Q香優(yōu)352、神農(nóng)優(yōu)446、渝香優(yōu)8133、渝香203和中浙優(yōu)H7）為供試材料，其中，中浙優(yōu)H7為超級稻品種。所有品種均屬于秈型雜交水稻，理論生育周期為134～156 d。

1.3試驗方法

每個水稻品種設3次重復，共計18個小區(qū)，每小區(qū)面積6 m2（2 m×3 m）。種植密度20 cm×30 cm，每穴2苗。試驗采用單季稻種植方式，于2023年4月26日移栽，所有品種均于成熟后（8月15日）統(tǒng)一收獲。試驗小區(qū)水分管理為前期大水漫灌、中期持續(xù)淹水、收獲前一周排水自然落干，各小區(qū)單獨排灌。在水稻移栽前將前茬作物秸稈移除，進行人工翻耕，小區(qū)為混凝土結構，并鋪設防水布以防止串水串肥影響試驗效果。于4月25日施基肥［純氮150kg/ha，過磷酸鈣（以P2O5計）135 kg/ha，硫酸鉀（以K2O計）120 kg/ha］，7月12日施穗肥（純氮98 kg/ha）。

1.4樣品采集與產(chǎn)量測定

1.4.1溫室氣體取樣與測定采用靜態(tài)箱—氣相色譜法（白銀萍等，2019）對水稻從移栽到收獲期間（111 d）所排放的溫室氣體進行測定。采氣時間為晴朗天氣8：30—11：00，若遇雨天則順延，每隔7 d左右采集1次氣體樣品，直至水稻收獲。對所采集氣體樣品的CH4和N2O濃度進行分析，可計算出相應的排放通量。

靜態(tài)箱由透明有機玻璃制成，由頂部箱體與底部底座兩部分構成。頂箱高100 cm，長、寬各50 cm；底座高15 cm，長、寬各50 cm，且頂部設有深4 cm的凹槽。采樣時，凹槽內(nèi)需保持一定量的水以確保箱體放入后形成良好的密閉性。利用氣體自動采樣裝置抽取箱內(nèi)氣體，先將氣體自動采樣裝置的進氣管連接到有機玻璃箱一側通氣孔上，箱內(nèi)空氣由橡膠管引流，外部用帶有三通閥的鋁箔氣袋（0.1 L，4連裝）接入儀器出氣管并接收從箱內(nèi)抽取的氣體樣本，儀器內(nèi)置溫度傳感器，將溫度探針插入箱頂開孔并密封，測定箱內(nèi)溫度。該裝置能自動進行4次氣體樣品的采集，同時測定采樣時的溫度，每2次間隔時間5 min。用鋁箔氣袋保存氣體，每次取樣完畢，將靜態(tài)箱頂箱拆除，僅保留底座，以確保水稻正常生長。采氣結束后立即將用于收集試驗氣體的鋁箔氣袋送至中國水稻研究所進行濃度檢測，采用GC-2010 Plus氣相色譜儀（日本島津公司）測定CH4和N2O氣體濃度。根據(jù)李道西（2007）的濃度數(shù)據(jù)處理方法，對所得數(shù)據(jù)進行折中處理，只有當濃度數(shù)據(jù)直線回歸的R2≥0.9時，才視為有效數(shù)據(jù)。

1.4.2水稻取樣產(chǎn)量測定在水稻成熟期，每個供試品種小區(qū)內(nèi)隨機收割3穴水稻。人工脫粒后采用漂選法分離實粒與空秕粒，隨后分別進行烘干和計數(shù)。對于空秕粒，直接統(tǒng)計其實際數(shù)量。對于實粒，則先稱整個樣本的總質量，然后隨機稱取50 g樣本進行粒數(shù)統(tǒng)計。計算樣本千粒重，再根據(jù)樣本總質量和樣本千粒重求得總粒數(shù)。

樣本千粒重=50 g/50 g樣本粒數(shù)×1000

總粒數(shù)=樣本總質重/樣本千粒重×1000

1.5指標計算方法

溫室氣體排放通量計算公式（黃農(nóng)榮等，2018）如下：

F=ρ×273/（273+T）×H×（dC/dt）

式中，F(xiàn)為CH4或N2O排放通量，單位分別為mg/（m2·h）和μg/（m2·h）；ρ為標準大氣壓下的氣體密度，CH4為0.714 kg/m3，N2O為1.25 kg/m3；T為采樣過程中箱內(nèi)的平均溫度（℃）;H為采樣箱凈高度（m）；dC/dt為采樣時間內(nèi)氣體濃度隨時間變化的直線斜率。CH4和N2O排放通量用3個重復的平均值表示。

各個生育期CH4、N2O排放量計算公式（黃農(nóng)榮等，2018）如下：

T=∑（Ri×Di）

式中，T為各個生育期CH4或N2O排放量，Ri為相鄰2次測定排放量的均值，Di為相鄰2次測定日期的間隔天數(shù)（d）。全生育期的CH4、N2O排放總量為各個生育期排放量之和。

稻田CH4與N2O排放量的全球增溫潛勢（GWP，CO2的GWP為1）按照100年時間尺度進行計算，其換算系數(shù)分別為28和265。計算公式（Liu et al.，2024）如下：

GWP=FCH4×28+FN2O×265

式中，F(xiàn)CH4和FN2O分別為稻田CH4和N2O的累積排放量（t/ha）。

溫室氣體排放強度（GHGI）是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域用于綜合評估溫室效應的重要指標（樊迪等，2022），表示單位產(chǎn)量的溫室氣體排放量，即溫室氣體排放總量與產(chǎn)量的比值。計算公式如下：

GHGI=GWP/Y

式中，Y為作物產(chǎn)量（t/ha）。

1.6統(tǒng)計方法

采用WPS Office 12和Origin 2021處理分析數(shù)據(jù)并制圖，SPSS 25.0進行顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1不同水稻品種稻田溫室氣體排放特征

2.1.1不同水稻品種稻田CH4排放通量由圖2-A可知，不同水稻品種對稻田生長季節(jié)CH4排放通量影響明顯；在所有供試品種中，僅中浙優(yōu)H7全生育期排放通量出現(xiàn)2次峰值，分別在抽穗期—灌漿期和成熟期—收獲期，即移栽后第74和94 d，CH4排放通量分別為23.2和18.5 mg/（m2·h）；其他5個常規(guī)水稻品種的CH4排放規(guī)律基本相同，呈單峰趨勢，即抽穗期—灌漿期達最大值，隨后穩(wěn)定下降；渝香203的稻田CH4排放通量波動范圍最大，為3.5～30.7 mg/（m2·h），神農(nóng)優(yōu)446的波動范圍最小，為4.5～20.3 mg/（m2·h）；不同水稻品種CH4排放峰值排序為渝香203gt;渝香優(yōu)8133gt;渝兩優(yōu)華占gt;中浙優(yōu)H7gt;神農(nóng)優(yōu)446gt;Q香優(yōu)352。由圖2-B可知，在水稻整個生育期內(nèi)，不同水稻品種CH4累積排放量排序為渝香優(yōu)8133gt;中浙優(yōu)H7gt;渝香203gt;神農(nóng)優(yōu)446gt;渝兩優(yōu)華占gt;Q香優(yōu)352。

2.1.2不同水稻品種CH4排放總量不同水稻品種整個生育期內(nèi)的CH4排放總量存在明顯差異（表1）。其中，Q香優(yōu)352的CH4排放總量最低，僅為175.77 kg/ha，顯著低于除渝兩優(yōu)華占外的其他4個品種（Plt;0.05，下同）；渝香優(yōu)8133的CH4排放總量最高，達274.10 kg/ha，是Q香優(yōu)352的1.6倍；其余4個品種的CH4排放總量在209.98～273.43 kg/ha。Q香優(yōu)352在各個生育期的CH4排放量均保持最低水平，與同時期排放量最高的品種（中浙優(yōu)H7、渝香優(yōu)8133、渝香203）相比，其排放量分別降低42.8%、26.9%和41.1%。此外，Q香優(yōu)352與渝香203兩個品種在不同生育期的CH4排放趨勢基本一致，即苗期—分蘗期的排放量較低，抽穗期—灌漿期的排放量逐漸上升，成熟期—收獲期的排放量最高。值得注意的是，Q香優(yōu)352在整個生育期內(nèi)CH4排放的表現(xiàn)平穩(wěn)，3個階段的貢獻率分別為32.9%（苗期—分蘗期）、33.4%（抽穗期—灌漿期）和33.7%（成熟期—收獲期），而其他品種的CH4排放量貢獻率在不同生育階段存在較大差異。

2.1.3不同水稻品種稻田N2O排放通量由圖3-A可知，水稻移栽后，秧苗在生長發(fā)育階段，N2O排放通量始終處于較低水平，不同品種在不同時間段出現(xiàn)負排放現(xiàn)象，其排放曲線呈波浪形，各峰值之間的差異較小。排放通量變化范圍為-46.0～73.7μg/（m2·h）。在水稻生長末期，稻田排水落干后，所有品種的N2O排放出現(xiàn)排放峰，最大峰值為89.8μg/（m2·h）（Q香優(yōu)352），最小峰值為50.8μg/（m2·h）（神農(nóng)優(yōu)446）。表明在稻田持續(xù)淹水模式下，N2O排放通量很少，在稻田排水落干后會出現(xiàn)明顯的排放峰。N2O累積排放量結果（圖3-B）表明，在水稻生長發(fā)育過程中，除渝香優(yōu)8133外，其他品種的N2O累積排放量總體呈上升趨勢，其中神農(nóng)優(yōu)446累積排放量最大。

2.1.4不同水稻品種N2O排放總量由表2可知，不同水稻品種整個生育期內(nèi)N2O排放總量的差異未達顯著水平（rgt;0.05）；其中，渝香優(yōu)8133的N2O排放總量最低，僅為-0.100 kg/ha，而神農(nóng)優(yōu)446最高，為0.464 kg/ha，其余品種N2O排放總量介于0.049～0.438 kg/ha。不同品種稻田N2O排放量在不同生育期呈現(xiàn)不同的變化趨勢；其中，神農(nóng)優(yōu)446苗期—分蘗期的N2O排放量在6個品種中最高，且占其排放總量的主要部分（54.7%），渝香優(yōu)8133和渝香203在苗期—分蘗期的排放量相對較低，分別為0.047和0.088 kg/ha，而中浙優(yōu)H7出現(xiàn)負排放；進入抽穗期—灌漿期，神農(nóng)優(yōu)446的N2O排放量仍較高，貢獻率為28.6%，Q香優(yōu)352、渝香203和渝兩優(yōu)華占也有一定量的排放；在成熟期—收獲期，渝兩優(yōu)華占的N2O排放量最高，貢獻率為46.9%，Q香優(yōu)352和渝香203的排放量也相對較高，對其N2O排放總量的貢獻率分別為45.7%和62.8%。

2.2不同水稻品種的產(chǎn)量及其構成因素

由表3可知，不同水稻品種在產(chǎn)量上存在明顯差異。中浙優(yōu)H7有效穗數(shù)最多，但其樣本千粒重相對較低，同時平均每穗實粒數(shù)最少；Q香優(yōu)352和渝香203有效穗數(shù)和樣本千粒重較高，雖然渝香203的樣本千粒重顯著大于Q香優(yōu)352，但Q香優(yōu)352的平均每穗實粒數(shù)顯著高于渝香203，產(chǎn)量也顯著高于渝香203。在6個水稻品種中，渝兩優(yōu)華占的產(chǎn)量最低，僅4.94 t/ha，而Q香優(yōu)352的產(chǎn)量最高（8.20 t/ha），是前者的1.7倍。6個品種產(chǎn)量排序為Q香優(yōu)352gt;渝香203gt;神農(nóng)優(yōu)446gt;渝香優(yōu)8133gt;中浙優(yōu)H7gt;渝兩優(yōu)華占。

2.3不同水稻品種的全球增溫潛勢和溫室氣體排放強度

由表4可知，6個水稻品種的全球增溫潛勢為4.98～7.67 t CO2e/ha，其中Q香優(yōu)352的全球增溫潛勢最低，顯著低于除渝兩優(yōu)華占外的其他品種；6個水稻品種溫室氣體排放強度為0.61～1.54 t CO2e/t，從小到大依次為Q香優(yōu)352lt;渝香203lt;神農(nóng)優(yōu)446lt;渝兩優(yōu)華占lt;渝香優(yōu)8133lt;中浙優(yōu)H7，其中，Q香優(yōu)352的溫室氣體排放強度顯著低于其他品種。

3討論

本研究結果顯示，不同水稻品種的CH4排放通量存在明顯差異，與傅志強等（2012）的研究結果一致。除中浙優(yōu)H7外，其余5個品種CH4排放均呈單峰趨勢，排放通量呈先增大后減小的變化趨勢，與郭騰飛等（2016）研究得出稻田CH4排放通量趨勢呈單峰曲線的結果相似。本研究觀測到單峰值均出現(xiàn)在抽穗期—灌漿期，而苗期—分蘗期的CH4排放通量較低，與馬永躍等（2013）研究發(fā)現(xiàn)CH4排放通量峰值出現(xiàn)在分蘗期的結果不一致。其原因可能是重慶地區(qū)水稻移栽時間較早，水稻生長前期溫度較低，土壤生物活性較弱，土壤耗氧慢，不利于甲烷菌活動（李紹秋等，2023），而水稻抽穗期—灌漿期正處于重慶氣候最炎熱階段，此階段水稻生長旺盛，根系分泌物增加，為CH4的產(chǎn)生和排放提供了有利環(huán)境（欒曉波等，2023）；同時，高溫會增強土壤中微生物活性，耗費土壤中的溶解氧，更有利于CH4的產(chǎn)生和排放（李紹秋等，2023）。本研究中，僅中浙優(yōu)H7的CH4排放呈雙峰模式，其峰值分別出現(xiàn)在抽穗期—灌漿期和成熟期—收獲期，排放趨勢與其他參試品種不一致。可能是由于中浙優(yōu)H7作為超級稻品種，在高溫條件下植株生長更快速，從而顯著促進了根系分泌作用；同時，由于更多的光合產(chǎn)物被釋放至根際區(qū)域，為產(chǎn)甲烷菌提供了更豐富的有機底物，最終導致出現(xiàn)第2個排放峰值（Jianget al.，2013）。

土壤中的反硝化作用是生成N2O的主要過程（楊慰賢等，2021）。在稻田土面無水層時，N2O主要通過土面釋放，而當土面有水層時，N2O基本通過植株排放（黃樹輝和呂軍，2004）。本研究的試驗田長期處于淹水狀態(tài)，導致土壤水分過飽和，阻礙了N2O從土面向大氣中排放，故N2O主要通過水稻植株進行傳輸。此外，在夏季高溫時，采樣箱內(nèi)植株因溫度過高導致氣孔關閉，同時因水汽蒸發(fā)在葉片表面形成水膜，進一步阻礙N2O排放（張振賢等，2005；康新立等，2013；趙苗苗等，2013）。本研究中，N2O排放峰值出現(xiàn)在水分劇烈變化的落干期，且在此期間N2O排放量占水稻生長期排放總量的比例最大。表明水稻生長期稻田土壤N2O排放通量主要受土壤水分狀況的影響。李香蘭等（2009）發(fā)現(xiàn)水稻田中幾乎所有的N2O排放主要發(fā)生在稻田落干期，通過在收獲前進行排水落干，有助于提高土壤的透氣性，使處于蓄積態(tài)的N2O得以排放，從而產(chǎn)生較高的排放通量。因此，本研究結果進一步證實了土壤水分狀況對稻田N2O排放的關鍵作用。

本研究中，不同水稻品種的產(chǎn)量存在明顯差異。這種差異主要歸因于不同品種對高溫環(huán)境的適應性不同。Q香優(yōu)352在高溫條件下仍保持較高的產(chǎn)量，可能與其具有較強的耐熱性有關。其他水稻品種，如渝兩優(yōu)華占及超級稻品種中浙優(yōu)H7，在高溫條件下均表現(xiàn)出相對較低的產(chǎn)量特性，尤其是超級稻品種中浙優(yōu)H7，在面對高溫環(huán)境時，其產(chǎn)量未能達到預期水平?？赡苁窃撈贩N存在某些對高溫敏感的基因變異，這些基因在高溫下表達異常，影響了植株的生理機能，且高溫通過影響中浙優(yōu)H7的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡，特別是與生殖生長相關的基因表達，導致花器官發(fā)育異常、授粉受精障礙或籽粒灌漿不良，最終降低結實率和千粒重，影響整體產(chǎn)量，需進一步改進其耐熱性以提高產(chǎn)量。水稻在遭遇高溫時，葉片會加速衰老，顯著削弱其光合作用能力，導致籽粒灌漿速度減緩，灌漿過程不充分，進而使得粒重和產(chǎn)量明顯降低（尹同陽，2022）。呼吸作用增加能量消耗，最終也會導致水稻減產(chǎn)（Wassmann et al.，2009）。隨著氣溫升高，水稻的生育期可能會縮短，不僅影響水稻的正常生長和發(fā)育，還不利于光合作用產(chǎn)物及營養(yǎng)元素向稻穗的有效輸送（孫會峰等，2016）。特別是在水稻的開花期和灌漿期這2個關鍵的生長階段，當日最高溫度超過35℃時，水稻的生理機能會受到嚴重破壞，從而對產(chǎn)量造成顯著影響（李靜，2012）。Kim等（2013）研究表明，大氣溫度的升高會導致水稻產(chǎn)量顯著下降，降幅為22.1%～35.0%，進一步證明高溫環(huán)境對水稻產(chǎn)量產(chǎn)生的負面影響。本研究中，不同品種間的產(chǎn)量差異可能與高溫環(huán)境影響水稻生理機能和生長發(fā)育密切相關。因此，在選擇水稻品種時，應考慮其對高溫環(huán)境的適應性，以提高水稻的產(chǎn)量和穩(wěn)定性。

由于N2O排放量相對較少，所以溫室氣體排放強度主要受CH4累積排放量和水稻產(chǎn)量的共同影響。通過比較單位產(chǎn)量的溫室氣體排放強度，可篩選出高產(chǎn)低排放水稻品種。本研究中，中浙優(yōu)H7的溫室氣體排放強度和CH4排放總量均較高，但其產(chǎn)量相對較低；而Q香優(yōu)352的溫室氣體排放強度和CH4排放總量均最低，其產(chǎn)量最高，說明產(chǎn)量對溫室氣體排放強度的影響較大，與樊迪等（2022）研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量對于溫室氣體排放強度有著較大影響的結果一致。綜合來看，Q香優(yōu)352產(chǎn)量較高，溫室氣體排放總量及溫室氣體排放強度較低，可優(yōu)先考慮在重慶及類似地區(qū)推廣種植。

4結論

在所有供試品種中，僅中浙優(yōu)H7的CH4排放呈雙峰趨勢，其余品種均呈單峰趨勢，且均出現(xiàn)在抽穗期—灌漿期；所有品種稻田落干后才有明顯的N2O排放。Q香優(yōu)352的產(chǎn)量最高，且CH4排放總量和溫室氣體排放強度最低。綜合考慮產(chǎn)量和溫室氣體排放情況，Q香優(yōu)352品種更適宜在重慶及類似地區(qū)推廣種植。

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（責任編輯：王暉，羅麗）