不同高产高效栽培模式下湖南双季稻稻田综合净温室效应研究

不同高产高效栽培模式下湖南双季稻稻田综合净温室效应研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-09-11 分类:硕士论文 喜欢:3258
师大云端图书馆

【摘要】本研究以我国典型的湖南省双季稻稻田生态系统作为研究对象,以当地常规模式为对照,设计了高产高效(YE)、再高产(HY)和再高效(HE)三种高产高效栽培模式。采用静态暗箱-气相色谱法田间原位观测并研究了2010-2011年不同栽培模式下周年温室气体(CH4、N2O和C02)排放规律;并估算了不同栽培模式下生态系统净碳收支(NECB)、土壤有机碳变化速率(δSOC)以及农田管理碳排放(Eo)、农用品碳排放(Ei),综合全面评价了不同集约栽培模式下该系统的综合净温室效应(NetGWP)和温室气体强度(GHGI)。结果表明:1、各栽培模式全年CH4累积排放量变化为577.0±31.4kghm2yr-1~896.9±77.9kghm-2yr-1。各栽培模式全年CH4排放动态变化趋势一致,主要集中在水稻生长季,且晚稻期间各栽培模式CH4排放均要高于早稻。水稻生长中期的晒田有效降低了CH4排放。休闲期各模式CH4排放通量都很低,但其累积排放量不容忽视,各处理CH4累积排放量占全年总排放量的9.7%~19.1%。不同栽培模式对CH4排放有显著影响(p<0.05)。秸秆还田显著增加了CH4排放,晚稻期间秸秆还田的HE模式CH4累积排放量达到490.5±65.7kgCH4hm2,显著高出其他模式62%~87%(p<0.05)。而无机氮肥对CH4排放呈现一定抑制作用,与不施N肥的NN模式相比,单施无机N肥的FP和YE模式早晚稻CH4累积排放量分别降低了19%和5%。菜籽饼肥对CH4排放影响不显著,早晚稻都配施饼肥的HY模式并未显著增加CH4排放。2、各栽培模式全年N2O排放量变化为0.29±0.11~0.88±0.29kgNhm-2yr-1.各模式N2O排放除个别排放峰值外,一直处于较低水平。各栽培模式早稻N2O排放主要集中在水稻生长前期,晚稻则在晒田后的复水期出现了排放峰。休闲期是N2O排放的重要时期,各栽培模式休闲期N20排放量占总排放的42%-62%。各模式休闲期N20累积排放量大小与前季水稻产量高低变化一致。全年角度来看,各模式N20排放系数整体较小。单施无机氮肥的FP和YE模式N2O排放系数分别仅为0.1%和0.14%,有机无机配施的HY和HE模式分别为0.16%和0.15%。不同栽培模式对N2O排放有显著影响(p<0.05)。早晚稻期间N肥施入对N20排放影响显著,各栽培模式N20累积排放量均要显著高于不施N肥的NN模式114.6%~193.5%(p<0.05)。并且,早晚稻期间N20累积排放量与总施N量间有显著相关关系(p<0.05)。3、各栽培模式早稻产量变化为3.37±0.15(NN)~7.52±0.46(HY)thm-2,晚稻则为5.50±0.12(NN)~9.13±0.98(HY)thm-2。水稻季节和不同栽培模式对水稻产量均有显著影响(p<0.05)。相对而言,各模式晚稻产量均要显著高于早稻。N肥施入显著增加了水稻产量。其次,科学合理施肥以及适当田间管理,对作物产量也有很大影响。本试验,YE、HY和HE模式与FP模式相比均显著增加了水稻产量(p<0.05)。在此基础上,YE、HY和HE模式也显著增加了N肥农学利用率。早稻期间FP模式N肥农学利用率最低为16.7±1.5kggrainkg-1N,YE、HY和HE模式均分别显著增加了88.6%、37.1%和58.1%。晚稻FP模式N肥农学利用率为6.3±2.3kggrainkg-1N;相对FP模式,YE、HY和HE模式均显著增加了N肥农学利用率,分别为其2.5、3.0和3.0倍。4、早晚稻期间各栽培模式生态系统呼吸(Re)动态变化与作物生长趋势大体一致。而在缺少作物生长的休闲期,各栽培模式生态系统呼吸都很低。各栽培模式NECB和δSOC均为正值。NECB大小与作物产量密切相关(p<0.05),而秸秆还田能有效增加土壤固碳效应。晚稻HE模式NECB高达2699.4±350kgChm-2,显著高出其他模式176.2%、139.5%、73.9%和45.7%(p<0.05)。各栽培模式全年8SOC差异显著(p<0.05),分别为0.003±0.068tChm-2yr-1(NN)、0.19±0.044tChm-2yr-1(FP),0.28±0.056tChm-2yr-1(YE)、0.41±0.131tChm-2yr-1(HY)、0.53±0.1tChm-2yr-1(HE)。与NN模式相比,各栽培模式均显著增加了稻田生态系统δSOC(p<0.05)。与FP模式相比,YE、HY和HE模式也都增加了δSOC。农田管理碳排放(Eo)和农用品碳排放(Ei)值得重视,其中Ei占主要部分。早晚稻各栽培模式Ei均要高出Eo140%-320%。氮肥对各栽培模式Ei的贡献率达到49%-75%,是Ei的主要来源。5、各栽培模式CH4排放引起的温室效应对系统NetGWP贡献最大,占其比例达84.3%-94.2%,对其大小起决定性作用;N20排放引起的温室效应很小,几乎可以忽略。相反,经常被忽略的农田措施碳排放(Eo、Ei)引起的温室效应是系统NetGWP不可或缺的组成部分。除NN模式外,其他模式农田措施碳排放引起的温室效应占CH4排放引起温室效应的13.2%-25.6%。此外,农田土壤固碳效应(δSOC)可以抵消一部分温室效应。秸秆还田虽然能显著提高土壤固碳水平,但由此激发的CH4排放所增加的温室效应会大大超过土壤固碳效应。因此秸秆还田方式和时间值得深入研究。NN模式GHGI最大为2.02±0.22kgCO2-eqkg-1yield,HY模式最小为1.12±0.19kgCO2-eqkg-1yield与FP模式相比,YE和HY模式均能降低GHGI,同时还能提高水稻产量和N肥利用率,是值得推广的种植模式;HE模式则显著增加了NetGWP和GHGI,其推广性值得商榷。
【作者】孔宪旺;
【导师】熊正琴;
【作者基本信息】南京农业大学,土壤学,2013,硕士
【关键词】双季稻稻田;甲烷;氧化亚氮;生态系统净碳收支;综合净温室效应;温室气体强度;

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