CN108802294A - 一种比较水稻温室气体传导能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种比较水稻植物温室气体传导能力的方法，属于农作物温室气体排放检测技术领域，所述方法包括以下步骤：1)用海绵材料将不同水稻植株的茎基部缠绕后，将水稻植株垂直固定于开口容器中，密封所述海绵材料的上表面、所述海绵材料与开口容器的接触部位以及海绵材料与水稻植株茎基部的接触部位；2)将温室气体垂直注入海绵材料后，二次密封海绵材料的上表面，并将密封后的固定有水稻植株的开口容器置于带有采气口的密闭容器中；3)8～15min后，打开采气口，采集4～8ml气体样品，通过气相色谱测定气体样品中温室气体的浓度。所述方法材料成本低，操作步骤简单快速，能够有效地判定不同水稻植株温室气体传导能力的差异。

Description

一种比较水稻温室气体传导能力的方法

技术领域

本发明属于农作物温室气体排放检测技术领域，尤其涉及一种比较水稻温室气体传导能力的方法。

背景技术

温室气体的过量排放已成为全球气体变暖及其所带来的一系列环境问题的重要根源。农业是温室气体主要的排放源之一，农业源温室气体排放量占人类活动温室气体排放量的14％，其中CH₄和N₂O浓度的增加主要来源于农业活动排放，分别占人类活动CH₄和氧化亚氮排放量的52％和84％。CH₄和N₂O的全球增温潜势(GWP)分别是CO₂的25倍和310倍。稻田是CH₄和N₂O的重要排放源之一。据报道，稻田CH₄排放量约占全球人为CH₄总排放量的12％～26％，我国稻田N₂O排放量占N₂O排放总量的22.6％。据报道稻田温室气体产生后，80％左右气体很可能是通过水稻植株体传输至大气中。有研究者证明，如果阻断或阻碍水稻植株体的传输，则会使N₂O在土壤滞留时间延长，使相当一部分N₂O转化为N₂。相关研究表明，水稻植株体传输稻田温室气体与水稻根系通气组织、叶片蒸腾以及气孔导度紧密相关。因此，不同水稻品种，特别是生物学性状差异大的水稻品种，在稻田温室气体传导(从土壤至大气)能力方面一定存在较大差异。

有关稻田温室气体排放的研究已开展大量工作，但基本都是围绕稻田温室气体产生机理、稻田温室气体排放规律、排放通量、不同水肥制度以及不同环境因子对稻田温室气体排放的影响。很少有人关注不同水稻品种在传输稻田温室气体方面的差异。近些年，我国已培育出一批超高产杂交水稻(亩产达800～1000公斤/亩，甚至更高)，其产量远高于常规水稻品种(产量在500～600公斤/亩)，且在水稻生物学特性(如株高、根系形态、分蘖、叶面积、穗型等)，生理生化特性(如氮素吸收、根系泌氧、根系分泌物、光合特性等)方面与常规水稻存在很大差异。虽然目前不同水稻品种种植导致稻田温室气体排放的差异已开始引起关注，但是尚没有一种能够简单快速判定不同水稻品种在温室气体传输能力方面的差异的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种简单、快速、检测方法科学的比较水稻温室气体传导能力的方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种比较水稻植物温室气体传导能力的方法，包括以下步骤：1)用海绵材料分别将不同水稻植株的茎基部缠绕后，将水稻植株垂直固定于开口容器中，使得所述水稻植株的根系在开口容器内部，所述水稻植株的茎叶在开口容器的外部，密封所述海绵材料的上表面、所述海绵材料与开口容器的接触部位以及海绵材料与水稻植株茎基部的接触部位；2)将温室气体垂直注入海绵材料后，二次密封海绵材料的上表面，并将所述二次密封后的固定有水稻植株的开口容器置于带有采气口的密闭容器中；3)8～15min后，打开采气口，采集4～8ml气体样品，通过气相色谱测定气体样品中温室气体的浓度，比较从放置有不同水稻植株的密闭容器中采集的气体样品中温室气体的浓度，气体样品中温室气体浓度高的水稻植株温室气体传导能力强。

优选的，步骤1)中所述密封的方法为用凡士林涂抹。

优选的，步骤2)中所述二次密封采用液体石蜡。

优选的，所述水稻植株为苗期至分蘖期水稻植株。

优选的，所述开口容器为圆口玻璃瓶。

优选的，步骤1)中所述海绵材料的上表面位于圆口玻璃瓶开口下端0.5～1cm处。

优选的，所述温室气体的垂直注入通过注射器实现。

优选的，所述温室气体注入海绵材料后还包括采用凡士林涂抹海绵材料上表面注射孔。

优选的，步骤3)中所述气体样品采集于真空采气瓶中。

优选的，所述温室气体为CH₄或N₂O。

本发明的有益效果：本发明所述的比较水稻植物温室气体传导能力的方法，利用海绵材料将水稻植株固定于开口容器中，通过向其中注入温室气体后密封，采集气体样品，以检测气体样品中温室气体浓度的不同来比较不同水稻植株温室气体传导能力，所用材料成本低，操作步骤简单快速，能够有效地判定不同水稻植株温室气体传导能力的差异。

附图说明

图1为实施例1中的实验操作流程图；

图2为不同水稻品种传输气体中温室气体N₂O浓度。

具体实施方式

本发明提供以下技术方案：一种比较水稻植物温室气体传导能力的方法，包括以下步骤：1)用海绵材料分别将不同水稻植株的茎基部缠绕后，将水稻植株垂直固定于开口容器中，使得所述水稻植株的根系在开口容器内部，所述水稻植株的茎叶在开口容器的外部，密封所述海绵材料的上表面、所述海绵材料与开口容器的接触部位以及海绵材料与水稻植株茎基部的接触部位；2)将温室气体垂直注入海绵材料后，二次密封海绵材料的上表面，并将所述二次密封后的固定有水稻植株的开口容器置于带有采气口的密闭容器中；3)8～15min后，打开采气口，采集4～8ml气体样品，通过气相色谱测定气体样品中温室气体的浓度，比较不同水稻植株采集的气体样品中温室气体的浓度，气体样品中温室气体浓度高的水稻植株温室气体传导能力强。

在本发明中，所述水稻植株优选为水培生长的水稻植株；所述水稻植株更优选为水培生长到苗期至分蘖期水稻植株，苗期至分蘖期水稻植株根系相对较少，易操作且测定准确。本发明中，所述水稻植株的根部优选的用清水冲冼干净，在所述冲洗过程中，注意尽量不要使水稻植株根系受到损伤；本发明在所述冲洗后，优选的保持水稻根系湿润且分散(以轻甩有水滴滴出为宜)。本发明中，用海绵材料将不同水稻植株的茎基部缠绕；所述海绵材料为本领域常规海绵材料，无其他特殊要求。在本发明中，所述海绵材料优选为海绵条；所述海绵条的厚度优选为0.8～1.2cm，更优选的为1.0cm；所述海绵条的宽度优选为3～5cm。在本发明中，所述海绵材料缠绕水稻植株茎基部优选的压实海绵且不使水稻茎秆受损伤。本发明中，所述海绵材料缠绕的厚度优选的以缠绕水稻植株后的海绵材料刚好与开口容器的开口处卡紧；本发明中所述开口容器优选为圆口玻璃瓶，所述圆口玻璃瓶的瓶口直径优选的>2cm；所述圆口玻璃瓶的瓶径长优选的>4cm。本发明中，将水稻植株垂直固定于开口容器中，使得所述水稻植株的根系在开口容器内部，所述水稻植株的茎叶在开口容器的外部，所述海绵材料的上表面优选的位于圆口玻璃瓶开口下端0.5～1cm处。

本发明将所述水稻植株固定于开口容器中后，密封所述海绵材料的上表面、所述海绵材料与开口容器的接触部位以及海绵材料与水稻植株茎基部的接触部位；在本发明中，所述密封的方法优选为用凡士林涂抹。本发明中，所述密封的作用为阻断开口容器内部和外部的气体流通。

本发明在所述密封后，将温室气体垂直注入海绵材料，二次密封海绵材料的上表面。在本发明中，所述温室气体为CH₄或N₂O；所述温室气体优选的来源于商品化的高浓度温室气体；所述高浓度温室气体的浓度优选的大于99％；本发明中，所述温室气体优选为商品化的高浓度温室气体稀释500倍以上的温室气体，在本发明中，所述稀释优选的采用自然空气进行。本发明中，所述温室气体的垂直注入通过注射器实现，所述温室气体的的注入量优选为4～6ml，更优选为5ml。在本发明具体实施过程中，采用注射器将所述温室气体垂直注入到海绵材料后，优选的采用凡士林涂抹海绵材料上表面注射器注入的部位后，进行二次密封。在本发明中，所述二次密封优选的采用液体石蜡；在本发明中，优选的使用滴管将液体石蜡滴加到海绵材料上表面形成一层密封液膜。

本发明将密封后的固定有水稻植株的开口容器置于带有采气口的密闭容器中。在本发明中，所述密闭容器优选的包括基体和密封罩；所述基体优选为底面积大于所述开口容器底面积的桶或箱，所述基体的材料优选为塑料，本发明中，所述基体内优选的装入0.8～1.2cm深的水；所述基体内水的作用为密封。在本发明中所述密封罩优选为玻璃密封罩，所述玻璃密封罩上设有采气口，所述玻璃密封罩的体积优选为0.03～0.05m³；更优选为0.038m³，本发明中，所述玻璃密封罩的底面半径优选为0.22m，所述玻璃密封罩的高优选为1m。

本发明在将固定有水稻植株的开口容器置于带有采气口的密闭容器中8～15min后，打开采气口，采集4～8ml气体样品，通过气相色谱测定气体样品中温室气体的浓度，比较所述气体样品中温室气体的浓度，气体样品中温室气体浓度高的水稻植株温室气体传导能力强。在本发明中，优选的采用采样器从玻璃密封罩顶部的采气口采集气体样品；所述气体样品的体积优选为6ml。本发明中所述气体样品优选的采集于真空采气瓶中，然后通过气相色谱测定气体样品中温室气体的浓度。本发明通过比较所述气体样品中温室气体的浓度，盘判定不同水稻植株温室气体传导能力的强弱；气体样品中温室气体浓度高的水稻植株温室气体传导能力强。在本发明中所述温室气体优选为CH₄或N₂O。

在本发明具体实施过程中，优选的设置无水稻植株的空白对照，并采集自然状态下空气样品，排除其他因素干扰。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

试验材料：水培水稻植株、圆口玻璃瓶(瓶口直径>2cm；瓶径长>4cm)、海绵条(厚度1cm；3cm<宽度<5cm)、凡士林、液体石蜡、吸管、注射器、密封罩(上带采气口，罩体高度和底面积可根据水稻高度自定)、塑料筒或塑料箱、高浓度温室气体(CH₄或N₂O)气体、采气瓶。

将水培水稻植株根系冲洗干净，保持水稻根系湿润，将海绵条在水稻茎基部紧密缠绕，但必须确保茎不受损伤，，将缠绕好的水稻植株放入圆口玻璃瓶，确保海绵卡紧瓶径，且海绵上表面低于瓶口平面0.5-1cm。用凡士林均匀涂抹于海绵上表面，海绵与瓶口接触部位，海绵与水稻茎基部接触部位，以及水稻分蘖茎秆与茎秆之间。然后，用注射器吸取高浓度温室气体(购买高纯气体，纯度在99％以上，再稀释500倍以上)0.5ml，将注射器垂直插入海绵。拔出注射器后迅速用凡士林涂抹注射器插入处。用吸管吸取液体石蜡滴入涂有凡士林的海绵上表面。迅速将滴加液体石蜡的圆口玻璃瓶和水稻植株放入提前加入水的筒中(筒中水起密封作用，加水高度为1cm左右)，盖上密封罩，密封罩体积0.038m³(底面半径0.22m，柱体高1m)(图1)。等待10min，用采样器从密封罩顶端的取气口采集气体6ml，注入提前抽至真空状态的6ml采气瓶。

同时，设置作空白对照，即在无水稻植株的情况下，进行以上操作。另外，采集自然状态下空气样品。采气瓶中的气体样品通过气相色谱进行温室气体浓度测定。通过比较测定值高底，判定不同水稻品种植株温室气体传导能力。温室气体测定值高者则证明对应水稻植株体传导能力强，反之则相对较弱。

应用本方法判定不同水稻品种传输温室气体能力达到预期效果。

选两种水稻品种，甬优12(籼粳杂交水稻品种，由浙江省农波市农科院选育)和秀水134(常规粳稻品种，由浙江省嘉兴市农科院选育)，两者在生物量累积、叶面积、氮素吸收、光合效率以及蒸腾速率方面存在较大差异(如表1)。

表1不同水稻品种生物学和生理生化特性

通过以上技术方法采集不同水稻品种传输气体中温室气体N₂O浓度，结论为如图2所示，由图2可见，对照处理采集气体中N₂O浓度与自然状态下空气中N₂O浓度基本一致，说明此技术方法可行。甬优12和秀水134在生物学和生理生化特性方面存在较大差异，导致两者对温室气体传输能力也存在较大差异。在干物质、叶面积、氮素吸收累积、气孔导度和蒸腾速率有明显优势的水稻秀水134传输温室气体的能力要强于甬优12。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种比较水稻植物温室气体传导能力的方法，包括以下步骤：

1)用海绵材料分别将不同水稻植株的茎基部缠绕后，将水稻植株垂直固定于开口容器中，使得所述水稻植株的根系在开口容器内部，所述水稻植株的茎叶在开口容器的外部，密封所述海绵材料的上表面、所述海绵材料与开口容器的接触部位以及海绵材料与水稻植株茎基部的接触部位；

2)将温室气体垂直注入海绵材料后，二次密封海绵材料的上表面，将所述二次密封后的固定有水稻植株的开口容器置于带有采气口的密闭容器中；

3)8～15min后，打开采气口，采集4～8ml气体样品，通过气相色谱测定气体样品中温室气体的浓度，比较从放置有不同水稻植株的密闭容器中采集的气体样品中温室气体的浓度，气体样品中温室气体浓度高的水稻植株温室气体传导能力强。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述密封的方法为用凡士林涂抹。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述二次密封采用液体石蜡。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水稻植株为苗期至分蘖期任意阶段的水稻植株。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口容器为圆口玻璃瓶。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述海绵材料的上表面位于圆口玻璃瓶开口下端0.5～1cm处。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温室气体的垂直注入通过注射器实现。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述温室气体注入海绵材料后还包括采用凡士林涂抹海绵材料上表面注射孔。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述气体样品采集于真空采气瓶中。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温室气体为CH₄或N₂O。