沈陽(yáng)不同年代水稻主栽品種生產(chǎn)力與甲烷排放的差異

【摘要】：水稻是我國(guó)最主要的糧食作物之一，60%以上的人口以稻米為主食。稻田是農(nóng)業(yè)環(huán)境中CH_4排放的主要來(lái)源，約占全球人為排放量的1/4。如何在持續(xù)提升水稻產(chǎn)量的同時(shí)減少農(nóng)田溫室氣體的排放，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低碳已經(jīng)成為亟待解決的重要科學(xué)問(wèn)題和生產(chǎn)技術(shù)。品種改良是確保水稻單產(chǎn)持續(xù)增長(zhǎng)的重要手段，在水稻品種改良過(guò)程中不同年代品種溫室氣體排放的特征尚不清楚。因此，闡明水稻品種演變過(guò)程中溫室氣體排放的變化趨勢(shì)，對(duì)未來(lái)高產(chǎn)低碳的品種選育具有重要的理論參考意義。近年來(lái)東北已經(jīng)成為我國(guó)水稻增產(chǎn)貢獻(xiàn)最大的區(qū)域，但沈陽(yáng)作為東北水稻品種改良和稻作技術(shù)創(chuàng)新的中心，其稻田溫室氣體排放的研究較少。為此，本文以沈陽(yáng)市1950-2010年間水稻主栽品種為試驗(yàn)材料，研究東北粳稻品種改良過(guò)程中植株形態(tài)、生產(chǎn)力及溫室氣體排放隨年代推移的變化特征，為我國(guó)水稻高產(chǎn)低碳的品種選育和耕作栽培創(chuàng)新提供理論依據(jù)和技術(shù)途徑。本論文主要研究結(jié)果如下： (1)沈陽(yáng)市水稻品種演進(jìn)過(guò)程中，株型的改良主要是株高矮化、無(wú)效分蘗減少。各年代品種的株高、分蘗、葉面積指數(shù)和有效穗數(shù)隨年代的變化呈下降趨勢(shì)，齊穗期的根干重、根冠比及每穗粒數(shù)呈增加趨勢(shì)。1950-1970s的品種株型為高稈、分蘗力強(qiáng)、多穗型，2000-2010年的品種株型為半矮稈、分蘗能力中上等、穗粒兼顧型。 (2)隨著年代的推移，水稻的收獲指數(shù)趨于穩(wěn)定，現(xiàn)代品種產(chǎn)量的遞增主要通過(guò)提升生物量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。水稻收獲指數(shù)在1950-1980s期間呈增加趨勢(shì)，之后趨于穩(wěn)定；千粒重隨年代變化趨勢(shì)不明顯，1990-2010年品種的生物量顯著高于1950-1980s的品種；籽粒產(chǎn)量隨著年代的變化呈遞增趨勢(shì)，1950-2010年品種的籽粒產(chǎn)量增加速度為9.5%10yr~(-1)。 (3)各年代水稻品種的CH_4和N_2O的排放在全生育期均出現(xiàn)一個(gè)峰值，CH_4的排放峰值在分蘗盛期， N_2O的峰值出現(xiàn)在成熟期。其中2010年的品種CH_4全生育期平均排放量(CO2當(dāng)量)最低，值為61.1mg m~(-2)h~(-2)；2000s的品種N_2O的平均排放量(CO2當(dāng)量)最低，值為10.6mg m~(-2)h~(-2)。在不同生育期，各年代品種CH_4的累積排放量均表現(xiàn)為分蘗期齊穗期成熟期，N_2O排放累積量均表現(xiàn)為成熟期齊穗期分蘗期。 (4)品種演進(jìn)過(guò)程中，現(xiàn)代品種基于產(chǎn)量和生物量的溫室氣體的單位排放量低于老品種。各年代水稻品種CH_4的單位面積排放量、單位生物量和單位產(chǎn)量排放量隨著年代的變化均呈先增加后下降的趨勢(shì)，其中2010年品種的CH_4排放的上述三個(gè)指標(biāo)與1950-60s的品種相比分別降低了4.9%、19.9%和39.2%。各品種N_2O的單位面積排放量、單位生物量和單位產(chǎn)量的排放量隨著年代的變化均呈下降的趨勢(shì)，其中2010年品種的N_2O排放的上述三個(gè)指標(biāo)與1950-60s的品種相比分別降低了18.4%、43.2%和51.1%。 (5)CH_4單位面積排放量、單位生物量排放量與植株特性的相關(guān)性不顯著，CH_4的單位產(chǎn)量排放量與品種齊穗期的根冠比呈極顯著負(fù)相關(guān)(P0.01)，與齊穗期每穴生物量及成熟期地上部生物量呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05)。各年代水稻品種N_2O的單位面積排放量與分蘗數(shù)呈顯著正相關(guān)(P0.05)；單位生物量排放量與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05)；單位產(chǎn)量排放量與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P0.01)，與齊穗期根干重、成熟期地上部生物量呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05)。 【關(guān)鍵詞】：北方粳稻 品種演進(jìn) 植株形態(tài) 生產(chǎn)力 CH_4 N_2O 高產(chǎn)低碳
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：S511;S181
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究目的和意義12
• 1.1.1 研究目的12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 水稻品種演進(jìn)的生理生態(tài)基礎(chǔ)12-13
• 1.3 水稻生產(chǎn)力的改良13-14
• 1.4 稻田CH_4的排放14-18
• 1.4.1 CH_4的溫室效應(yīng)14-15
• 1.4.2 CH_4的產(chǎn)生15
• 1.4.3 CH_4的氧化15
• 1.4.4 CH_4的傳輸15-16
• 1.4.5 CH_4排放的規(guī)律16-17
• 1.4.6 CH_4排放的影響因素17-18
• 1.5 稻田N_2O的排放18-20
• 1.5.1 N_2O的來(lái)源及溫室效應(yīng)18
• 1.5.2 N_2O產(chǎn)生及排放機(jī)理18-19
• 1.5.3 N_2O排放的影響因素19-20
• 1.6 節(jié)能減排措施20-22
• 1.6.1 CH_4減排措施20-21
• 1.6.2 N_2O減排措施21-22
• 1.7 研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.7.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.7.2 研究技術(shù)路線23-24
• 第二章 試驗(yàn)材料與方法24-28
• 2.1 試驗(yàn)地情況24
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)24-26
• 2.3 田間管理26
• 2.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法26-27
• 2.4.1 植株生長(zhǎng)特性的測(cè)定26
• 2.4.2 CH_4及N_2O排放的監(jiān)測(cè)26-27
• 2.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析27-28
• 第三章 結(jié)果與分析28-42
• 3.1 植株生長(zhǎng)特性的差異28-31
• 3.1.1 植株特性的差異28-29
• 3.1.2 不同生育時(shí)期干物質(zhì)的積累29-30
• 3.1.3 籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素和收獲指數(shù)30-31
• 3.2 CH_4排放的差異31-34
• 3.2.1 CH_4排放通量的差異31-32
• 3.2.2 CH_4排放累積量的季節(jié)差異32-33
• 3.2.3 CH_4的單位排放量的差異33-34
• 3.3 品種特性與CH_4排放的關(guān)系34-36
• 3.3.1 土溫及水分管理對(duì)CH_4排放的影響34
• 3.3.2 植株特性對(duì)CH_4單位排放量的影響34-35
• 3.3.3 生產(chǎn)力對(duì)CH_4單位排放量的影響35-36
• 3.4 N_2O排放的差異36-39
• 3.4.1 N_2O排放通量的差異36-37
• 3.4.2 N_2O排放累積量的季節(jié)差異37-38
• 3.4.3 N_2O單位排放量的差異38-39
• 3.5 品種特性與N_2O排放的關(guān)系39-41
• 3.5.1 土溫及田間管理對(duì)N_2O排放的影響39
• 3.5.2 植株特性對(duì)N_2O單位排放量的影響39-40
• 3.5.3 生產(chǎn)力對(duì)N_2O單位排放量的影響40-41
• 3.6 溫室氣體的單位排放總量41-42
• 第四章 全文結(jié)論與討論42-46
• 4.1 全文結(jié)論42
• 4.1.1 水稻品種植株生長(zhǎng)特性的差異42
• 4.1.2 品種間溫室氣體排放的差異42
• 4.1.3 品種生長(zhǎng)特性對(duì)溫室氣體排放的影響42
• 4.2 全文討論42-44
• 4.3 研究展望44-46
• 參考文獻(xiàn)46-53
• 致謝53-54
• 作者簡(jiǎn)歷54

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