第1章 全球气候变化 1
1.1 全球气候变暖 1
1.1.1 气候变化 2
1.1.2 全球气候变暖的事实 3
1.1.3 全球气候变暖的影响 4
1.1.4 全球气候变暖的原因 7
1.2 温室气体 9
1.2.1 温室效应 10
1.2.2 温室气体 11
1.2.3 大气中主要温室气体的浓度变化 13
1.2.4 温室气体对全球变暖的贡献 15
1.2.5 《京都议定书》 16
1.3 大气CO2、CH4以及N2O的源和汇 17
1.3.1 大气CO2收支 17
1.3.2 大气CH4的源和汇 19
1.3.3 大气N2O的源和汇 28
第2章 稻田生态系统CH4和N2O排放的基本过程 33
2.1 稻田生态系统CH4排放的基本过程 33
2.1.1 CH4的产生过程 34
2.1.2 CH4的氧化过程 35
2.1.3 CH4的传输过程 39
2.2 稻田生态系统N2O排放的基本过程 40
2.2.1 N2O的产生过程 41
2.2.2 N2O的转化过程 47
第3章 稻田生态系统CH4和N2O排放的研究方法 58
3.1 稻田CH4和N2O排放通量测定方法 58
3.1.1 箱法 59
3.1.2 微气象学方法 66
3.1.3 土壤空气浓度分析法 68
3.2 稻田CH4生成能力测定方法 68
3.2.1 N2连续冲洗法 69
3.2.2 抽真空法 69
3.3 稻田CH4产生途径相对贡献研究方法 70
3.3.1 碳同位素示踪技术 71
3.3.2 甲烷产生途径抑制剂方法 72
3.3.3 稳定性碳同位素法 72
3.4 稻田CH4氧化率研究方法 78
3.4.1 甲烷产生—排放差值法 78
3.4.2 甲烷氧化抑制剂法 80
3.4.3 稳定性碳同位素自然丰度方法 81
3.5 土壤反硝化势和硝化势的测定方法 84
3.5.1 反硝化势的测定方法 84
3.5.2 硝化势的测定方法 85
3.6 硝化和反硝化作用对N2O排放相对贡献的研究方法 86
3.6.1 硝化和反硝化抑制剂法 87
3.6.2 15N示踪法 88
3.6.3 气压过程区分方法 89
3.7 稻田CH4和N2O传输途径研究方法 90
3.7.1 植株通气组织排放CH4和N2O的测定方法 91
3.7.2 气泡途径CH4和N2O排放量的测定方法 92
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 92
3.8 土壤溶解和闭蓄态CH4和N2O的采样方法 92
3.8.1 注射器采样 93
3.8.2 土壤溶液采样器采样 93
3.8.3 土柱采样 94
3.9 气体样品CH4和N2O浓度分析方法 95
3.9.1 气体样品中CH4浓度的气相色谱分析方法 95
3.9.2 气体样品中N2O浓度的气相色谱分析方法 96
第4章 稻田生态系统CH4和N2O排放的影响因素 105
4.1 稻田CH4排放的影响因素 106
4.1.1 土壤性质 106
4.1.2 土壤水分管理 116
4.1.3 耕作轮作制 121
4.1.4 有机肥的施用 123
4.1.5 氮肥的施用 130
4.1.6 大气CO2浓度增加 136
4.1.7 气候因素 140
4.1.8 水稻植株生长及品种 142
4.2 水稻土CH4氧化能力的影响因素 144
4.2.1 CH4浓度 145
4.2.2 氧的供应 146
4.2.3 水稻植株 147
4.2.4 氮肥施用 149
4.2.5 土壤水分含量 151
4.2.6 土壤温度 154
4.3 稻田N2O排放的影响因素 155
4.3.1 土壤通气性 155
4.3.2 土壤水分状况 156
4.3.3 氮肥的施用 161
4.3.4 有机肥的施用 168
4.3.5 种植制度 173
4.3.6 脲酶／硝化抑制剂施用 174
4.3.7 土壤类型和质地 180
4.3.8 作物种植 181
4.3.9 土壤pH值 183
4.3.10 土壤温度 184
第5章 稻田生态系统CH4和N2O排放基本过程的变化规律 205
5.1 稻田土壤CH4产生能力的时间变化 205
5.2 稻田土壤CH4产生途径的季节变化 209
5.3 稻田CH4氧化率的季节变化 215
5.4 稻田CH4和N2O的传输规律 221
5.4.1 水稻植株通气组织 222
5.4.2 气泡 226
5.4.3 液相扩散 227
第6章 稻田生态系统CH4和N2O排放的时空变化 233
6.1 CH4和N2O排放的昼夜变化 233
6.1.1 CH4排放通量的昼夜变化 234
6.1.2 N2O排放通量的昼夜变化 240
6.1.3 测定时间的选择和排放通量的校正 243
6.2 CH4和N2O排放的季节变化 245
6.2.1 常年淹水稻田CH4排放通量的季节变化 245
6.2.2 非水稻生长期排水稻田CH4排放通量的季节变化 249
6.2.3 水稻生长期N2O排放通量的季节变化 255
6.2.4 非水稻生长期N2O排放通量的季节变化 259
6.3 CH4和N2O排放的年际变化 261
6.4 CH4和N2O排放的空间变化 263
6.4.1 试验小区或田块尺度CH4排放的空间变化 264
6.4.2 全国尺度CH4排放的空间变化 267
6.4.3 N2O排放的空间变化 270
6.5 CH4和N2O排放的相互消长规律 276
第7章 稻田生态系统CH4和N2O排放量估算 287
7.1 稻田生态系统CH4和N2O排放量估算方法 287
7.1.1 IPCC稻田CH4排放量估算 288
7.1.2 以田间测定数据为基础的面积扩展方法 292
7.1.3 采用转化系数估算稻田CH4和N2O排放量 294
7.1.4 模型估算 300
7.1.5 全球和中国稻田CH4排放量估算值 305
7.2 中国稻田生态系统CH4排放量及其时空变化 310
7.2.1 WinSM模型 310
7.2.2 全国稻田CH4排放量时间变化 318
7.2.3 全国稻田CH4排放量空间分布 322
7.3 中国稻田生态系统N2O排放量估算 327
7.3.1 区域面积扩展法 329
7.3.2 单位氮肥N2O排放系数法 330
7.3.3 模型估算 333
7.4 研究展望 334
第8章 稻田生态系统CH4和N2O排放的减缓对策 346
8.1 水分管理 348
8.1.1 水稻生长期水分管理 348
8.1.2 非水稻生长期水分管理 353
8.2 肥料管理 356
8.2.1 沼气发酵 356
8.2.2 秸秆还田方式 357
8.2.3 秸秆还田时间 358
8.2.4 无机肥管理 359
8.3 农学措施 361
8.3.1 常年淹水稻田垄作 361
8.3.2 耕作强度和轮作 363
8.3.3 种植技术 364
8.3.4 水稻品种 364
8.4 研制和应用抑制剂 365
8.4.1 甲烷抑制剂 365
8.4.2 脲酶抑制剂和硝化抑制剂 366
8.5 研究展望 367