本项研究主要包括(1)稻田生态系统大气调节机制研究;(2)稻田生态系统大气调节服务功能物理量和价值量评估方法研究;和(3)不同强度施用氮肥对稻田生态系统大气调节服务功能的影响研究等三项内容。通过对稻田生态系统氧气、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等主要气体的通量监测,揭示稻田生态系统大气调节功能的形成机理与强度,探索人类活动特别是大量施用氮肥对稻田生态系统大气调节服务功能的影响程度。建立稻田生态系统大气调节服务功能及其价值评价方法,并对其进行评估,为评价中国稻田生态系统主要大气过程对全球大气化学平衡的贡献和响应提供科学依据。
本课题通过3年的研究,观测了上海五四农场稻田温室气体排放通量,通过生物量估算了O2释放通量,分析了稻田气体调节功能形成和累积过程,研究了化肥施用对稻田气体调节功能的影响。研究结果显示,稻田生态系统氧气日释放量和日价值量在拔节期迅速增加,在齐穗期达到最大值;成熟期下降,至收获前成为负值;适当施加氮肥可以增加稻田生态系统吸收大气中温室气体的日数,但施氮量过高,将导致温室气体排放量增加。本课题还通过GIS/GPS技术研究了变量施肥情况下,稻田生态系统温室气体调节的空间分布状况。本课题对比了我国6大稻作区10个典型稻田生态系统气体调节功能的物质量和价值量。研究结果显示,稻田生态系统气体调节功能经济价值以华中双单季稻作区的长江中下游平原稻麦两熟亚区常熟稻田最高,位于华中双单季稻作区的江南丘陵平原双季稻亚区的鹰潭早稻和晚稻稻田最低。本课题在典型稻田生态系统基础上估算全国稻田生态系统气体调节功能经济价值。研究结果显示,我国稻田生态系统释放氧气和固定二氧化碳量分别为4.43亿t和6.06亿t,经济价值总计为2460亿元。