利用蒸渗仪研究间歇灌溉方法对水稻甲烷排放和结构发育的影响

在应对持续的气候变化的背景下，减少温室气体 (GHG) 排放是一个具有挑战性的问题。 水稻种植被认为是 CH₄和N₂O的主要排放源。有几种灌溉管理方法可以减少产生的 CH₄和N₂O气体的排放量，例如间歇灌溉和季中排水。有报道称间歇灌溉可以增加产量同时减少温室气体排放。

东京大学的科研人员通过使用蒸渗仪设备测量水稻植株发育、产量组成和甲烷排放来检验间歇灌溉方法的有效性。

详细内容请参考文献：

Comparative Study of Methane Emission and Structural Development of Rice Plants from SRI and non-SRI Methods in a Lysimeter Experiment  ISHWAR PUN、 EIJI YAMAJI.  International Journal of Environmental and Rural Development (2017) 8-1.    

该研究比较了两个不同水处理的地块：间歇灌溉和连续蓄水。通过两种方法检查水稻的结构发育和甲烷排放。假设是，与连续蓄水方法相比，间歇灌溉方法的性能会更好。 此方法将导致更高的谷物产量、生物量和更长的根系伸长率。

使用的蒸渗仪面积为500x160厘米，土壤深度25厘米，在右边界配备排水系统，在左边界配备灌溉水龙头（图 1）。蒸渗仪被塑料片沿中心分成两个区域。 区域A为间歇灌溉区，区域B为连续蓄水区。 安装了两个长2厘米、直径13.5厘米的带刻度的水管，用于观察蒸渗仪中的水位。使用静态箱采集气体分析甲烷浓度。

土壤Eh(ORP)传感器安装在两个区域5cm 和10cm 深度处记录土壤Eh数据。

研究结果，连续蓄水区域的平均粒数和重量较高，但与间歇灌溉区域相比没有显着差异。就干根重而言，连续区域的总根权重高于间歇区域，但根长之间没有差异（表 1）。在这项研究中，在产量和谷物数量方面没有观察到显着差异。

间歇灌溉区域的甲烷气体排放量通常低于连续蓄水区域（图4）。两个地块的甲烷排放模式在营养阶段增加，在繁殖阶段减少。 水稻在营养阶段的快速发育和较长的灌溉应用导致甲烷排放量增加。

在10cm深度的两个地块中，甲烷通量与土壤Eh呈正相关，如图5a和5b。在间歇式小区中，通过间歇灌溉使土壤表面保持干湿交替，导致土壤Eh波动和低水平的甲烷形成。

土壤的好氧条件使间歇地块的排放量保持在较低水平。

结果表明，连续地块的植物生长特性优于间歇地块，而籽粒产量差异不显着。 间歇灌溉地块中的甲烷气体几乎比连续灌溉地块中少 50%。间歇地块和连续地块的甲烷排放总全球变暖潜势分别为 50.41 g CO 2 /m 2 和 100.53 g CO 2 /m 2 。 结果表明，间歇灌溉方法可能是一种在不降低粮食产量的情况下减少甲烷排放的有效方法。

 文中的蒸渗仪虽然和我们通常的圆柱形蒸渗仪不同，但作用是相似的。在蒸渗仪土柱上种植植物，通过对土柱进行水热控制，我们可以研究水热条件变化对植物生长的影响、不同的植被生态系统的蒸散量以及温室气体排放通量等。

为进行这些研究我们为您提供SoilScope控制型蒸渗系统解决方案。采用澳作发展的第三代蒸渗仪技术，配置地下水连通模块，自动控制水势或水位。可以实现底部边界层控制功能，大田布设，使其与大田水势梯度一致，消除了蒸渗柱体内外的水、热差异，适合长期生态学观测。

SoilScope蒸渗仪可取原状土，土柱面积1平方米，高2米。可获取大田条件下的土壤“黑箱子”中的水力学参数，蒸渗仪系统配置了高精度称重单元，除了直接测量蒸散量及结露、雾等各种降水量外，还可直接测量潜水蒸发、地表径流量，测量分辨率可达0.01mm。

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实时监测根际土壤pH值和氧化还原值，可观测根系分泌物的酸化、离子交换和还原过程，为研究根系分泌物在土壤结构形成、土壤养分活化、植物养分吸收、环境胁迫缓解等方面提供基础数据。直接将数据传送到ENVIdata数据平台上，可以远程浏览实时和历史数据、监控仪器运行状态。