稻田CH4氧化和传输同位素分馏系数及其影响因素研究

稻田CH4氧化和传输同位素分馏系数分别表示稻田CH4氧化过程和水稻植株传输CH4过程中δ13CH4的变化程度，它们是影响稳定性碳同位素方法测定稻田CH4氧化率准确度的两个重要参数。水稻土CH4氧化同位素分馏系数迄今未见报道。水稻植株CH4传输同位素分馏系数的报道仅限于国外持续淹水稻田，且其研究方法存在一些缺陷，可能影响计算结果的准确度。本项目将通过好氧氧化培养试验和田间原位观测研究稻田CH4氧化和传输同位素分馏系数的季节变化规律及其影响因素，尝试改进水稻植株CH4传输同位素分馏系数的观测方法。其研究结果将填补国内研究空白，有助于应用稳定性碳同位素方法研究稻田CH4氧化率，推动我国稻田CH4研究从通量观测的描述性阶段向过程层次的机理方向深入发展。

本项目按计划通过田间观测和培养试验研究了稻田CH4氧化和传输同位素分馏系数的季节变化及其影响因素，改进了CH4传输同位素分馏系数的观测方法，基本实现预期研究目标。.间歇灌溉稻田CH4氧化同位素分馏系数的变化范围为1.003～1.025，呈现出水稻生长前期上升-中期下降-后期上升的季节变化趋势。中期烤田后，间隙灌溉稻田的CH4氧化同位素分馏系数比持续淹水稻田低0.001～0.027。水稻生长前期，非水稻生长季淹水稻田的CH4氧化同位素分馏系数比非水稻生长季落干稻田低0.005～0.007。氮肥作为基肥和分蘖肥施用增加CH4氧化同位素分馏系数0.004～0.010，作为穗肥施用对CH4氧化同位素分馏系数的影响不明显。秸秆施用增加稻田CH4氧化同位素分馏系数0.008。15～35℃范围内，水稻土CH4氧化同位素分馏系数随培养温度升高而升高。40%～100%WHC范围内，含水率为70%WHC的水稻土CH4氧化同位素分馏系数最大。1000～40000 ppm范围内，培养初始CH4浓度为10000 ppm时，水稻土CH4氧化同位素分馏系数最大。资阳和常德水稻土的CH4氧化同位素分馏系数高于沈阳、嘉兴、鹰潭和雷州水稻土。.分隔箱法获得的CH4传输同位素分馏系数更科学合理。间歇灌溉稻田CH4传输同位素分馏系数的变化范围为-14.5‰～-6.6‰，成熟期>分蘖期>灌浆期>拔节期。中期烤田后，间隙灌溉稻田的CH4传输同位素分馏系数比持续淹水稻田高2.0‰～2.2‰。水稻拔节期，非水稻生长季淹水稻田的CH4传输同位素分馏系数比非水稻生长季落干稻田低2.1‰。氮肥施用对CH4传输同位素分馏系数的影响不明显。秸秆施用增加CH4传输同位素分馏系数4.0‰。单季稻的CH4传输同位素分馏系数最小值出现在水稻拔节期，早稻和晚稻的CH4传输同位素分馏系数最小值均出现在水稻灌浆期；晚稻的CH4传输同位素分馏系数低于单季稻和早稻。