强厄尔尼诺事件对泰国雨养稻田CH4、CO2通量及谷物产量的影响机制研究

针对厄尔尼诺-南方振荡(ENSO)如何影响雨养稻田温室气体通量与产量的科学问题，泰国研究团队通过涡度协方差技术(Eddy Covariance)开展3年田间观测。发现强厄尔尼诺年(2015)使降雨量减少18.3%，导致CH4排放降低56.77%、净碳预算下降66.8%，并揭示水位(WL)与CH4及总初级生产力(GPP)的显著相关性(r=0.72)，为应对气候振荡的稻田管理提供理论依据。

　　

论文解读

在全球气候变化背景下，厄尔尼诺-南方振荡(ENSO)作为最显著的气候变异现象，正深刻影响着亚洲雨养农业系统的稳定性。泰国作为世界重要稻米出口国，其65%的稻田依赖降雨灌溉，这些生态系统对降水变化异常敏感。然而，强厄尔尼诺事件如何通过改变水-碳-能量循环来影响稻田生产力，始终缺乏系统研究。更关键的是，传统封闭箱式气体采集法难以捕捉ENSO引起的动态通量变化，这阻碍了对气候-作物互作机制的认知。

针对这一科学空白，泰国国王科技大学的研究团队在2015-2017年间，创新性地采用涡度协方差技术(Eddy Covariance)，对泰国叻丕府雨养稻田开展连续观测。这项发表于《Global and Planetary Change》的研究，首次量化了强厄尔尼诺年(2015)对CH₄、CO₂通量、能量平衡及谷物产量的多维度影响。研究发现，2015年累计降雨量较中性年(2016-2017)减少18.3%，导致水位(WL)下降并需额外灌溉，尤其在孕穗前期。通过相关性分析，揭示WL与CH₄排放(r=0.72)及总初级生产力(GPP)(r=0.72)存在显著正相关。

研究采用的核心技术包括：1) 涡度协方差系统连续监测CH₄、CO₂、H₂O通量；2) 气象站同步记录净辐射(Rn)、土壤温度(TS)等参数；3) 水稻物候期划分与产量组分分析。样本来自泰国叻丕府雨养稻田，土壤为酸性(pH 5-6)，有机碳含量0.4-0.6%。

主要研究结果

1. 气象与能量平衡
   2015年净辐射(Rn)较中性年高12.5%，但水分胁迫导致能量分配改变：感热通量(H)占比增加，鲍恩比升高，蒸散发(ET)在孕穗后期显著增强。

2. 碳通量变异
   强厄尔尼诺使CH₄排放降低56.77%，主要归因于WL下降抑制产甲烷菌活性。GPP减少31.5%(vs 2016)和26.5%(vs 2017)，导致净碳预算从143.86 g C m^?2(2016)骤降至58.2 g C m^?2。

3. 产量与效率
   2015年谷物减产2.8-5.7%，碳利用效率(CUE)和水利用效率(WUE)同步下降。值得注意的是，孕穗期水分胁迫对产量的影响远超其他生长阶段。

结论与意义
该研究证实强ENSO事件通过"降水减少→水位下降→碳通量改变→能量重分配"的级联效应，最终导致雨养稻田生产力下降。其科学价值在于：1) 首次建立WL-GPP-CH₄的定量关系，为模型预测提供参数；2) 揭示ENSO年稻田从碳汇转向弱碳源的临界条件；3) 提出孕穗前期灌溉可缓解ENSO负面影响的调控策略。作者Arnon Setsungnern强调，未来需开发基于ENSO预测的适应性管理，这对保障东南亚粮食安全具有重大实践意义。