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陈涛涛教授课题组《Field Crops Research》发文:稻田水管理转向强化有氧系统,助力稻田进一步减排

2025-06-01 

国际知名期刊《Field crops research》发表了一项关于稻田增产减排的重要研究成果。该研究由我院陈涛涛教授带领的碳氮循环研究课题组完成。论文题目为“Zeolite amendment enhances grain yield and mitigates greenhouse gas emissions in an intensive aerobic rice system”10.1016/j.fcr.2025.109884)。研究了斜发沸石对强化有氧稻系统稻田水稻生产和环境效益的影响,为东北地区绿色、高效、生态稻作提供了理论依据。博士生陈绪达为论文第一作者,刘光岩博士和陈涛涛教授为通讯作者。

强化有氧稻系统可实现稻田节水稳产、降污减排,但其特殊的土水环境诱导了氧化亚氮(N2O)排放。斜发沸石的持水保墒、固氮留铵作用在减少作物灌溉用水量、提高作物产量、遏制农田面源污染等方面效果显著。研究结果表明,强化有氧稻系统降低了CH4累积排放35%~239%,但提高了N2O排放35%~239%。施加斜发沸石使其分别减少了8%~45%13%~22%,因而降低了全球增温潜势10%~38%。同时,强化有氧稻系统实现了稻田节水稳产,施加斜发沸石可进一步减少其灌溉用水量,提高水稻产量。深入研究发现,斜发沸石主要通过提高土壤无机氮含量实现强化有氧稻系统稻田的增产、减排。

本研究构建了不同于传统淹水稻田的高透气、强氧化的强化有氧稻系统,以能量调控理论为依据,在保证水稻节水、稳产的同时,以斜发沸石为土壤改良剂进一步实现了稻田的增产、减排。这一方法不仅为稻田温室气体排放的相关研究提供了全新视角,也为稻田生态治理提供了新思路。研究成果得到了国家自然科学基金面上项目(52379043)、辽宁省应用基础研究计划项目(2023030237-JH2/1016)和辽宁省“兴辽英才”项目等资助。


Fig. 1. Temporal variations in N2O flux under irrigation regimes and zeolite managements.


Fig. 2. Effects of zeolite management and irrigation regime on cumulative N2O emissions.

Fig. 3. Temporal variations in CH4 flux under irrigation regimes and zeolite managements.

Fig. 4. Effects of zeolite management and irrigation regime on cumulative CH4 emissions.

Fig. 5. Principal component analysis (PCA) of variables response to zeolite managements and irrigation regimes.




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