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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