水稻是世界上最重要的粮食作物之一。由于水稻在特定的生长阶段需要淹水，水稻生产也成为大气温室气体CH4的重要来源之一，同时此过程还排放另一种重要的大气温室气体——N2O。《稻田生态系统CH4和N2O排放》结合国内外最新研究进展，总结了中国科学院南京土壤研究所过去16年对稻田生态系统CH4和N2O排放的研究成果。全书共分8章，分别介绍了全球变化的最新研究进展，稻田土壤中CH4和N2O产生、转化和传输的基本过程，稻田CH4和N2O排放的研究方法，稻田CH4和N2O排放的影响因素，水稻生长过程中CH4和N2O排放基本过程的变化规律，排放量的时间和空间变化规律，宏观尺度的排放量估算以及减排措施。 《稻田生态系统CH4和N2O排放》可供从事陆地生态系统碳、氮循环与温室气体排放研究的科技工作者、该领域研究生、涉及全球变化的政府相关部门的决策者等参考。《稻田生态系统CH4和N2O排放》有助于关注温室气体排放与全球变化问题的读者了解水稻生产与全球变化的关系。
总序
序
前言
第1章 全球气候变化
1.1 全球气候变暖
1.1.1 气候变化
1.1.2 全球气候变暖的事实
1.1.3 全球气候变暖的影响
1.1.4 全球气候变暖的原因
1.2 温室气体
1.2.1 温室效应
1.2.2 温室气体
1.2.3 大气中主要温室气体的浓度变化
1.2.4 温室气体对全球变暖的贡献
1.2.5 《京都议定书》
1.3 大气CO2、CH4以及N2O的源和汇
1.3.1 大气CO2收支
1.3.2 大气CH4的源和汇
1.3.3 大气N2O的源和汇
第2章 稻田生态系统CH4和N2O排放的基本过程
2.1 稻田生态系统CH4排放的基本过程
2.1.1 CH4的产生过程
2.1.2 CH4的氧化过程
2.1.3 CH4的传输过程
2.2 稻田生态系统N2O排放的基本过程
2.2.1 N2O的产生过程
2.2.2 N2O的转化过程
第3章 稻田生态系统CH4和N2O排放的研究方法
3.1 稻田CH4和N2O排放通量测定方法
3.1.1 箱法
3.1.2 微气象学方法
3.1.3 土壤空气浓度分析法
3.2 稻田CH4生成能力测定方法
3.2.1 N2连续冲洗法
3.2.2 抽真空法
3.3 稻田CH4产生途径相对贡献研究方法
3.3.1 碳同位素示踪技术
3.3.2 甲烷产生途径抑制剂方法
3.3.3 稳定性碳同位素法
3.4 稻田CH4氧化率研究方法
3.4.1 甲烷产生一排放差值法
3.4.2 甲烷氧化抑制剂法
3.4.3 稳定性碳同位素自然丰度方法
3.5 土壤反硝化势和硝化势的测定方法
3.5.1 反硝化势的测定方法
3.5.2 硝化势的测定方法
3.6 硝化和反硝化作用对N2O排放相对贡献的研究方法
3.6.1 硝化和反硝化抑制剂法
3.6.2 15N示踪法
3.6.3 气压过程区分方法
3.7 稻田CH4和N2O传输途径研究方法
3.7.1 植株通气组织排放CH4和N2O的测定方法
3.7.2 气泡途径CH4和N2O排放量的测定方法
3.7.3 水稻生长期液相扩散途径CH4和N2O排放量的测定方法
3.8 土壤溶解和闭蓄态CH4和N2O的采样方法
3.8.1 注射器采样
3.8.2 土壤溶液采样器采样
3.8.3 土柱采样
3.9 气体样品CH4和N2O浓度分析方法
3.9.1 气体样品中CH4浓度的气相色谱分析方法
3.9.2 气体样品中N2O浓度的气相色谱分析方法
第4章 稻田生态系统CH4和N2O排放的影响因素
4.1 稻田CH4排放的影响因素
4.1.1 土壤性质
4.1.2 土壤水分管理
4.1.3 耕作轮作制
4.1.4 有机肥的施用
4.1.5 氮肥的施用
4.1.6 大气CO2浓度增加
4.1.7 气候因素
4.1.8 水稻植株生长及品种
4.2 水稻土CH4氧化能力的影响因素
4.2.1 CH4浓度
4.2.2 氧的供应
4.2.3 水稻植株
4.2.4 氮肥施用
4.2.5 土壤水分含量
4.2.6 土壤温度
4.3 稻田N2O排放的影响因素
4.3.1 土壤通气性
4.3.2 土壤水分状况
4.3.3 氮肥的施用
4.3.4 有机肥的施用
4.3.5 种植制度
4.3.6 脲酶／硝化抑制剂施用
4.3.7 土壤类型和质地
4.3.8 作物种植
4.3.9 土壤pH值
4.3.10 土壤温度
第5章 稻田生态系统CH4和N2O排放基本过程的变化规律
5.1 稻田土壤CH4产生能力的时间变化
5.2 稻田土壤CH4产生途径的季节变化
5.3 稻田CH4氧化率的季节变化
5.4 稻田CH4和N2O的传输规律
5.4.1 水稻植株通气组织
5.4.2 气泡
5.4.3 液相扩散
第6章 稻田生态系统CH4和N2O排放的时空变化
6.1 CH4和N2O排放的昼夜变化
6.1.1 CH4排放通量的昼夜变化
6.1.2 N2O排放通量的昼夜变化
6.1.3 测定时间的选择和排放通量的校正
6.2 CH4和N2O排放的季节变化
6.2.1 常年淹水稻田CH4排放通量的季节变化
6.2.2 非水稻生长期排水稻田CH4排放通量的季节变化
6.2.3 水稻生长期N2O排放通量的季节变化
6.2.4 非水稻生长期N2O排放通量的季节变化
6.3 CH4和N2O排放的年际变化
6.4 CH4和N2O排放的空间变化
6.4.1 试验小区或田块尺度CH4排放的空间变化
6.4.2 全国尺度CH4排放的空间变化
6.4.3 N2O排放的空间变化
6.5 CH4和N2O排放的相互消长规律
第7章 稻田生态系统CH4和N2O排放量估算
7.1 稻田生态系统CH4和N2O排放量估算方法
7.1.1 IPCC稻田CH4排放量估算
7.1.2 以田间测定数据为基础的面积扩展方法
7.1.3 采用转化系数估算稻田CH4和N2O排放量
7.1.4 模型估算
7.1.5 全球和中国稻田CH4排放量估算值
7.2 中国稻田生态系统CH4排放量及其时空变化
7.2.1 WinSM模型
7.2.2 全国稻田CH4排放量时间变化
7.2.3 全国稻田CH4排放量空间分布
7.3 中国稻田生态系统N2O排放量估算
7.3.1 区域面积扩展法
7.3.2 单位氮肥N2O排放系数法
7.3.3 模型估算
7.4 研究展望
第8章 稻田生态系统CH4和N2O排放的减缓对策
8.1 水分管理
8.1.1 水稻生长期水分管理
8.1.2 非水稻生长期水分管理，
8.2 肥料管理
8.2.1 沼气发酵
8.2.2 秸秆还田方式
8.2.3 秸秆还田时间
8.2.4 无机肥管理
8.3 农学措施
8.3.1 常年淹水稻田垄作
8.3.2 耕作强度和轮作
8.3.3 种植技术
8.3.4 水稻品种
8.4 研制和应用抑制剂
8.4.1 甲烷抑制剂
8.4.2 脲酶抑制剂和硝化抑制剂
8.5 研究展望
气候变暖可能会使得某些本已濒临灭绝的物种的生存环境更加恶化，并对野生动植物的分布、数量、密度和行为产生直接的影响。此外，由于人类社会对土地的占用，生态系统无法进行自然的迁移，将使原生态系统内的物种出现重大损失。陆地上的苔原、北方森林、山区和地中海类型生态系统，海岸地区的红树林和盐沼，以及海洋中的珊瑚礁和海冰生物群落等生态系统在面临全球变暖威胁的时候表现得最为脆弱，很可能产生物种灭绝和生物群落变化等后果。
据预测，如果全球平均温度升高2℃，高纬度地区生态系统净初级生产力将会有所增加，而低纬度地区的生态系统净初级生产力将很可能下降。如果全球增温小于2℃，北美以及欧亚大陆的森林面积将会发生扩张，而热带森林将可能遭受生物多样性减少及其他损失。如果全球平均温度升高超过3℃，亚马逊森林、中国针叶林、西伯利亚苔原和加拿大苔原生态系统将会出现巨大变化。
海洋生态系统受全球变暖的影响更大。海水温度变化以及某些洋流型的潜在变化，可能引起涌升流发生区和鱼类聚集地的变化。某些渔场可能会消失，而另一些渔场则可能扩大。预测表明，如果全球平均温度增加大约1.5
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