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《山西农业科学》2017,(3):428-432
随着经济发展,人类活动导致大量温室气体排放,使大气CO_2浓度持续升高。小白菜因其富含多种营养元素已逐渐成为人们所青睐的绿色蔬菜之一。研究高CO_2浓度环境中小白菜的生长状况,将有助于了解未来气候变化后小白菜生长发育的变化,为未来气候变化背景下蔬菜生产提供理论依据。利用OTC(Open top chamber)系统对小白菜生长发育及光合受高CO_2浓度的影响进行了研究。结果表明,大气CO_2浓度升高后,小白菜的净光合速率在幼苗期和营养生长期均极显著增加,增幅分别为277.48%和58.76%;气孔导度和蒸腾速率在幼苗期显著增加,而在营养生长期无显著变化;水分利用率在幼苗期和营养生长期均显著增加;单株鲜质量、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均显著增加,但叶片中的Vc含量显著下降。高CO_2浓度可以提高小白菜的产量,但同时会对其营养品质造成负面影响。 相似文献
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为阐明氮肥和CO_2浓度升高互作对谷子光合生理特性与产量构成因素的影响,客观评估气候变化背景下谷子的生产潜力,采用开顶式人工气候室和盆栽方法,在不同供氮水平(低氮为0 g/kg;高氮为0.2 g/kg)与不同CO_2浓度(大气CO_2浓度为400μmol/mol;高CO_2浓度为600μmol/mol)下测定谷子拔节期与抽穗期的光合特性、叶片性状以及收获后籽粒产量构成因素参数。结果表明,2种CO_2浓度下,氮素胁迫均显著降低了谷子叶片比叶质量与叶氮含量,但在高CO_2浓度下,谷子叶片净光合速率(Pn)、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量、叶片单位横截面积的光能吸收(ABS/CSM)、QA还原(TRO/CSM)、单位面积电子传递的量子产额(ETO/CSM)以及PSII单位面积内反应中心的数量(RC/CSM)均较正常CO_2浓度对氮素胁迫更加敏感;氮素胁迫显著抑制了正常CO_2浓度下谷子植株的穗质量与穗粒质量,但对大气CO_2浓度升高下的植株无显著抑制。总之,高浓度CO_2下,谷子叶片光合性能较正常CO_2浓度对氮素胁迫的响应更加敏感,但构成籽粒产量参数并未显著下降。 相似文献
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[目的]研究CO2浓度递增对蕨菜净光合速率的影响。[方法]利用L1-6400便携式光合仪的红蓝光源控制系统和CO2控制系统,对蕨菜苗初期和苗中期的净光合速率变化进行测定。设定光合有效辐射分别为100和200μmol/（m2·s）,CO2浓度梯度为1 000、900、850、800、750、700、650、600、550、500、400、300、200、100、50、25和0μmol/mol。[结果]在蕨菜＂第一生长阶段＂,其净光合速率随光合有效辐射和CO2浓度的上升而上升,在光合有效辐射为200 mol/（m2·s）,CO2浓度达到650μmol/mol时,净光合速率也表现出明显减缓,接近饱和现象;在＂第二生长阶段＂,其净光合速率也随光合有效辐射和CO2浓度的上升而上升,当CO2浓度达到750μmol/mol,光合有效辐射为200 mol/（m2·s）时,净光合速率也表现出明显减缓,接近饱和现象。[结论]更好的了解了蕨菜的光合生理生态机制,为蕨菜的引种驯化、种植栽培、种质保存及产量的提高提供理论依据和技术指导。 相似文献
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北方冬麦区CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理特性和产量的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】阐明CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理和产量的影响,为客观评估气候变化背景下冬小麦生产潜力提供理论依据。【方法】2011—2014年利用开放式CO_2富集系统(FACE)平台,采用盆栽方法,研究冬小麦"中麦175"在不同CO_2浓度及高低氮肥水平下(高浓度CO_2 550 mg·L~(-1)和大气浓度390 mg·L~(-1);高氮N1,0.16 g·kg~(-1)和低氮N0,0 g·kg~(-1))的生育进程、光合特征及产量变化。CO_2富集处理于每年返青-成熟期间进行,通气时间为每日6:30-18:30,夜间不通气。CO_2浓度通过计算机程序控制,并根据具体风向和风速控制释放管电磁阀的开合度,实现预定设置浓度。【结果】盆栽试验表明与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2加快了冬小麦生育进程,拔节期提前1d,开花期可提前1-2 d,全生育期可缩短3-5 d,高氮肥处理对生育进程具有延迟作用,开花期延长1-2 d,灌浆期可延长4-5 d,同步缓解高浓度CO_2对生育进程的加快作用;高浓度CO_2使叶片光合速率提高13.7%,产量平均提高16.0%,且在高氮肥下光合速率的增幅比低氮肥相对提高2.5%,蒸腾速率提高13.5%;试验中单独高氮较低氮的增产效果达到50%,高于单独高浓度CO_2较大气浓度的增产效果;高浓度CO_2对产量构成中穗粒数和千粒重提高明显,高浓度CO_2较大气浓度穗粒数增加3.69%,单独高氮处理较低氮处理平均穗粒数增加3.43%,即CO_2肥效起到了增加穗粒数的作用并略高于单独氮肥处理,高氮和高CO_2双重促进下的穗粒数最多,达到38.37粒/穗,低氮和低CO_2处理的穗粒数水平最低,可见CO_2和氮肥互作对穗粒数的促进相对更明显,各自单独施用的促进作用彼此差异不大,但低氮、大气CO_2浓度处理的穗粒数则相对较低;与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2的千粒重增加5.3%,高氮高浓度CO_2处理的千粒重大约提高7.3%,说明氮肥的施用促进了高浓度CO_2对千粒重的提升效果。【结论】高浓度CO_2可提高冬小麦产量,且与氮肥有明显的正向互作关系,高氮肥处理可降低CO_2浓度升高对生育期的加快作用,提高光合能力,促进CO_2肥效的发挥;CO_2对冬小麦产量的提高主要是缘于CO_2浓度升高有利于穗粒数和千粒重的增加,育种中可以做综合性考虑和应用。 相似文献
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[目的]探究不同杏李品种的光合能力,为丰产优质栽培提供理论依据。[方法]以3个杏李品种为试材,用Li-6400型便携式光合作用测定系统,测定不同品种的叶片光合作用参数、光响应曲线和CO_2响应曲线。[结果]‘恐龙蛋’与‘风味皇后’、‘味王’的光合速率之间存在极显著差异,"恐龙蛋"的光合速率最高,达14.76μmol/(m~2·s)。当光照强度达到1 800μmol/(m~2·s)时,‘恐龙蛋’净光合速率最大值达27.27μmol/(m~2·s),表观量子效率也最大。‘恐龙蛋’具有高光饱和点和低光补偿,光饱和点达697.684μmol/(m~2·s),光补偿点仅有43.069μmol/(m~2·s)。‘味王’的CO_2补偿点最低,仅有68.264μmol/mol,羧化效率最高,达0.072μmol/(m~2·s)。[结论]‘恐龙蛋’的光能利用效率和光合潜能最高,对弱光利用能力较强。‘味王’对低CO_2浓度利用率最高,‘风味皇后’和‘恐龙蛋’次之。 相似文献
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[目的]探究大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响,为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。[方法]以‘龙井长叶’茶苗为材料,通过开顶式气室模拟高CO_2浓度(648~658μmol·mol-1)和温度升高(+0.57℃),测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量,研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。[结果]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高,茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。CO_2浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素a、叶绿素b合成,但与对照相比无显著变化,CO_2浓度和温度共同升高能显著增加茶树叶片叶绿素a、叶绿素b含量。CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高均显著降低了茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,而使茶多酚含量显著增加,酚氨比显著升高。[结论]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高都能通过改善茶树叶片光系统结构促进光合作用,进而影响茶叶品质成分。在对茶树光合系统和品质成分的影响中,CO_2浓度升高和温度升高表现出协同作用。 相似文献
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[目的]研究增施不同浓度CO_2对温室黄瓜生长发育与产量的影响。[方法]以"兴海7号"黄瓜为材料,通过对温室隔间进行4个不同浓度CO_2施肥处理,观测其对黄瓜植株生长与产量的影响。[结果]冬春季设施黄瓜的栽培,随着增施CO_2浓度的升高,黄瓜的株高、茎粗、叶面积、地上部干重、鲜重、果实发育及产量有明显的增长,且增施CO_2能够显著提升黄瓜净光合速率;整体来看,CO_2施肥浓度为800μmol·mol-1最为合适,株高较CK(400μmol·mol-1)的增长36.8%;茎粗增长26.7%;叶面积增长16.2%,地上部鲜重增加57.47%,干重增加40.08%;Amax增长70.05%;产量增长43.3%;差异较CK显著(P0.05),与增施高浓度1 200μmol·mol-1和1 600μmol·mol-1差异并不明显(P0.05)。[结论]CO_2施肥能有效提高黄瓜叶片的净光合速率,促进黄瓜的生长及产量形成,但过多的增施CO_2并不能有效提高产量,反而会增加施用CO_2的成本。 相似文献
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《山西农业科学》2016,(11):1675-1679
绿色植物进行光合作用离不开CO_2,其浓度的高低对植物的生长发育会产生一定的影响。大豆是我国及世界主要的粮食作物之一,开展大气CO_2浓度升高对大豆影响的研究,将为CO_2浓度升高条件下,大豆生产如何响应高浓度CO_2提供理论依据。利用开顶式气室(OTC)进行了CO_2浓度升高对大豆主要发育期叶片光合及叶绿素荧光影响的研究。结果表明,大气CO_2浓度升高使大豆净光合速率增加,气孔导度和蒸腾速率均下降,水分利用效率增加。大气CO_2浓度升高对大豆的叶绿素荧光参数的影响因生育期不同而有所差异,开花期,大豆叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、非光化学淬灭系数(NPQ)和光化学淬灭系统(q P)均无显著变化;在鼓粒期,大豆叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)均比对照明显降低,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)和光化学淬灭系数(q P)均比对照显著增加。 相似文献
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大气CO2和O3升高对菜地土壤酶活性和微生物量的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
利用OTC平台和青菜盆栽实验,探索[CO_2]、[O_3]或[CO_2+O_3]升高条件下,土壤理化性质、微生物量和土壤酶活性的变化,以期获得未来大气CO_2或/和O_3升高对土壤微生态系统的风险性。结果表明,[CO_2]升高不同程度地提高了土壤的可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、总磷(TP)、总碳(TC)、铵态氮(AN)、硝态氮(NN)含量和含水量(SWC),进而不同程度地提高了土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量以及土壤蛋白酶(PRA)、蔗糖酶(SA)、脲酶(UA)、多酚氧化酶(POA)、酸性磷酸酶(APA)和中性磷酸酶(NPA)活性。相反,[O_3]升高不同程度降低了土壤DOC、TP、TK、TC、TN、AN、NN、SWC、MBC和MBN含量,提高了MBC/MBN比值,在不同程度上降低了土壤PRA、SA、UA、POA、APA和NPA酶活性。而[CO_2+O_3]在一定程度上消减了[O_3]对土壤微生物量和酶活性的抑制作用,也降低了[CO_2]升高对土壤微生物量和酶活性的刺激效应。因此,土壤微生物量和土壤酶活性的变化可用于评价未来大气CO_2或/和O_3升高对菜地土壤微生态环境的影响。 相似文献
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Cheng-ming SUN Tao LIU Dou-dou GUO Heng-yang ZHUANG Yu-long WANG Jian-guo ZHU 《农业科学学报》2013,12(5):781-787
Hybrid indica rice (Oryza sativa L.) cultivars play an important role in rice production system due to its heterosis, resistance to environmental stress, large panicle, and high yield potential. However, no attention has been given to its root growth dynamic responses to rising atmospheric CO2 concentration ([CO2]) in conjunction with nitrogen (N) availability. Free air CO2 enrichment (FACE) and N have significant effects on rice root growth. In this experiment, a hybrid cultivar Shanyou 63 (Oryza sativa L.) was used to study the effects of FACE and N levels on roots growth of rice. The results showed a significant increase in both adventitious root volume (ARV) and adventitious root dry weight (ARD) under the FACE treatment. The application of nitrogen also increased ARV and ARD, but the increase was smaller than that under FACE treatment. On the basis of the FACE experiment, numerical models for rice adventitious root volume and dry weight were built with the time as the driving factor. The models illustrated the dynamic development of rice adventitious root volume and dry weight after transplanting, regulated either by the influence factor of atmospheric [CO2] or by N application. The models were successfully used to predict ARV and ARD under FACE treatment in a different year with the predicted data being closely related to the actual experimental data. The model had guiding significance to growth regulation of rice root under the condition of atmospheric [CO2] rising in the future. 相似文献
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大气环境变化导致水稻品质总体变劣 总被引：7，自引：0，他引：7
气候变化将改变作物的生长环境,进而影响作物产量和品质。气候变化对重要粮食作物水稻产量形成的影响已有很多报道,但对同样重要的品质研究较少。在简要介绍实验平台基础上,本文总结了气候变化对水稻品质影响的研究进展。品质性状分为加工、外观、蒸煮/食味、营养和饲用品质,气候变化包括大气CO2浓度升高、近地层O3浓度增高和气温升高等,本文重点聚焦大气组分变化及其与高温的互作。已有文献表明,气候变化对水稻品质的影响尚存在诸多不确定性,但本文也发现了一些重要趋势,这些趋势多为不利的变化。高CO2浓度、高O3浓度或高温环境下生长的水稻表现出垩白增加、碎米增多的趋势;高CO2浓度导致稻米蛋白质和多种元素浓度下降,但食味品质可能变优;臭氧胁迫水稻的食用和饲用品质均有变劣趋势。目前这方面认知多来自于单一气候因子的影响研究,但已有少量研究观察到CO2与温度或O3之间的交互作用;另外,水稻品质性状对气候变化的响应可能还受熏蒸方式、基因型和施肥量等影响。未来这一领域需继续利用不同尺度的试验平台验证已有趋势并拓展研究内容,在这基础上评估气候变化因子之间以及与其他因子的交互作用,重点揭示这些交互作用的内在机制,以便开发出真正适应未来气候变化的稻作生产技术。 相似文献
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目前研究CO2浓度升高对农作物的影响主要集中在光合作用、生理生态反应和产量形成等方面,对重金属污染胁迫下CO2浓度升高对水稻生长发育和品质影响的研究甚少。本文通过详述Cu、Cd等重金属污染条件下,CO2浓度升高对水稻生长发育及稻米品质的影响,揭示重金属污染条件下CO2浓度升高影响Cu、Cd在土壤-水稻系统中的运移状况及其稻米营养品质方面的相关机制,为CO2浓度持续升高背景下复合污染农田风险评估、农产品安全调控提供科学依据,也对于预测未来气候条件下人类稻米品质变化及水稻品种的选育意义重大。 相似文献
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大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+TTC。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。 相似文献
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叶面积指数是作物生长状况的一个重要表征参数,也是研究陆地生态系统的一个重要的参数.当今世界温室气体排放逐年上升,气候变暖趋势明显,对气候变化敏感的农业将受到影响.在全球变化的背景下,采用农业技术转移决策支持系统(DSSAT)系统,通过在黄淮海平原典型站点模拟3种CO2浓度条件下冬小麦在水分充足和水分亏缺2种情境下的生长过程,分析不同CO2浓度下水分亏缺对冬小麦叶面积指数的影响差异.研究发现,CO2浓度升高对叶面积指数增长有促进作用,且在干旱情况下对叶面积指数的正效应比湿润情况下更为明显,在CO2浓度倍增条件下,发生水分亏缺的作物叶面积指数数倍增长.研究结论有助于分析CO2浓度变化对农作物生长过程的影响,为农田水分管理提供依据,又为估算叶面积指数提出了一种模型的方法. 相似文献
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水稻品质对主要气候变化因子的响应 总被引：4，自引：2，他引：2
人类活动导致的气候变化显著改变水稻的生长环境,引发一系列生理代谢过程的变化,进而影响水稻植株的理化性状,最终改变稻米品质。本文总结了高浓度CO2、高浓度O3和高温对水稻食用和饲用品质影响的最新进展,这些进展来自封闭式、开顶式和开放式试验研究。多数情形下,高浓度CO2生长环境下稻米垩白增加,可加工程度下降,蛋白质、氨基酸和矿质元素浓度下降,但蒸煮/食味品质可能变优;高浓度O3环境下水稻的外观、加工、食味以及秸秆的可消化性均有变劣趋势;高温使稻米整精米率下降、垩白增加、蛋白质浓度增加、米饭食味变差;已有研究观察到单一气候因子对水稻品质的影响受其他环境和栽培措施的影响,但多因子互作研究还存在大量知识空缺。未来这一领域应结合多种模拟手段,强化多因子互作对水稻品质的复合影响及其调节机制研究。 相似文献
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大气CO2浓度和温度升高对麦田土壤呼吸和酶活性的影响 总被引：4，自引：2，他引：2
以同步模拟大气CO_2浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究大气CO_2浓度和温度的对照处理(CK)、CO_2浓度升高(CE)、试验增温(WA)以及两者同时升高(CW)对小麦土壤呼吸、脲酶和转化酶的影响。结果表明:与对照相比,CE处理的小麦季土壤呼吸速率没有显著变化,而升温处理(WA和CW)的土壤呼吸速率显著提高;在分蘖期土壤脲酶和转化酶活性没有明显变化,在抽穗和成熟期,升温处理显著提高了转化酶活性,而CE处理显著提高了抽穗期转化酶活性;与对照相比,CE处理土壤脲酶活性没有变化,而WA处理显著提高了抽穗期的土壤脲酶活性。可见,大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的土壤呼吸和酶活性影响存在差异,而且土壤呼吸、脲酶和转化酶活性对温度升高的响应比较敏感。 相似文献
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Xiaojing Liu Hui Liu Ping Zhao Guchou Sun Yongbiao Lin Xingquan Rao Yuesi Wang 《Frontiers of Agriculture in China》2007,1(4):418-423
With closed static chamber and modified gas chromatograph (HP5890II), the in situ measurements were made on the CO2, CH4 and N2O emissions from winter-followed paddy fields in the hilly areas of South China. Gas samples were taken simultaneously from
the fields with and without rice stubble. The results showed that both of the fields had the peak value of CO2 flux in the later afternoon. In the fields with and without rice stubble, the CH4 flux was positive in the day time while negative in the night, and the N2O flux in the day time was 1.79 and 1.58 times as much as that in the night, respectively. The diurnal average CO2 flux in the plot with rice residue was significantly higher than that of bare plot (P < 0.05). Correlation analysis demonstrated that CO2 flux in the winter-fallowed paddy fields had significant correlations with soil temperature at a depth of 5 cm, above-ground
temperature and air temperature, suggesting that temperature was the main factor affecting CO2 emission from rice fields after harvesting. During the observation time (from November 10, 2003 to January 18, 2004), the
average CO2, CH4 and N2O fluxes in the field with rice residue were (180.69 ± 21.21) mg/m2·h, (−0.04±0.01) and (21.26±19.31) μg/m2·h, respectively. Compared with bare fields, the CO2 flux in the field with rice residue was 13.06% higher, CH4 absorption increased by 50%, while N2O flux was 60.75% lower. It was concluded that the winter-fallowed paddy field in hilly areas of South China was the source
of atmospheric CO2 and N2O, and the sink of atmospheric CH4.
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Translated from Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(1): 57–62 [译自: 应用生态学报] 相似文献