長(zhǎng)期不同施肥制度下湖南紅壤雙季稻田甲烷排放的研究

【摘要】： 溫室氣體排放導(dǎo)致全球變暖,而且它的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物還直接影響人體的健康。稻田生態(tài)系統(tǒng)是大氣CH_4的主要生物排放源之一,其對(duì)溫室效應(yīng)的影響已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。我國(guó)是稻谷產(chǎn)量大國(guó),雙季稻種植制度是典型的南方農(nóng)田利用方式,所以其在大氣CH_4不斷增加的過(guò)程中起著十分重要的角色。本試驗(yàn)選取湖南長(zhǎng)期不同施肥制度下紅壤雙季稻田為研究對(duì)象,采用靜態(tài)箱-氣相色譜法對(duì)雙季稻田CH_4排放進(jìn)行觀測(cè),研究了長(zhǎng)期不同施肥制度(包括CK、NP、NK、NPK、OM和JF)對(duì)雙季稻田溫室氣體CH_4排放季節(jié)變化規(guī)律和累積排放量的影響,以及由于長(zhǎng)期不同施肥處理造成土壤理化性質(zhì)發(fā)生的變化對(duì)CH_4排放的影響,探討了各個(gè)環(huán)境和作物因素對(duì)CH_4排放的影響,建立了長(zhǎng)期不同施肥制度下農(nóng)田溫室氣體CH_4排放的預(yù)測(cè)模型,并估算長(zhǎng)期不同施肥制度的CH_4排放對(duì)溫室效應(yīng)影響的貢獻(xiàn)。 研究結(jié)果表明:長(zhǎng)期不同施肥制度下,雙季稻田CH_4排放具有基本相同的季節(jié)變化規(guī)律,早稻各處理CH_4排放季節(jié)變化具有三段排放高峰,分別發(fā)生在移栽期,分蘗期和水稻成熟期。按生育期排放量,早稻CH_4排放主要集中在早稻生長(zhǎng)中期,其中分蘗期和孕穗期排放量占總排放量的70%以上。晚稻CH_4排放呈單峰型,移栽后一周內(nèi)各處理即達(dá)到排放全年最高峰,后期CH_4排放較少。按生育期排放量,晚稻CH_4排放主要集中于晚稻生長(zhǎng)的前一個(gè)月,移栽返青期和分蘗期排放量占總排放量的60%以上。 施肥是調(diào)控稻田CH_4排放的重要手段,長(zhǎng)期不同施肥處理,早稻CH_4排放通量大小依次為:OM＞JF＞NPK＞NP＞NK＞CK:晚稻依次為OM＞JF＞NPK＞NK＞NP＞CK,施加有機(jī)肥促進(jìn)CH_4排放,單施化肥全量養(yǎng)分的CH_4排放大于缺素施肥,對(duì)于缺素施肥的CH_4排放,早稻和晚稻略有不同。長(zhǎng)期不同施肥處理對(duì)土壤全氮和有機(jī)碳的積累有一定影響,呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。研究表明土壤全氮和有機(jī)碳含量與稻田CH_4累積排放量有較好的相關(guān)性。長(zhǎng)期施肥條件下,土壤pH呈下降趨勢(shì),不同施肥制度的下降程度基本相同,CH_4累積排放量與土壤pH成負(fù)相關(guān)。早晚稻田CH_4排放通量與土壤中銨硝動(dòng)態(tài)變化并沒(méi)有明顯的相關(guān)性。 溫室氣體CH_4排放的環(huán)境影響因子包括溫度、土壤Eh、土壤pH、水層深度等,研究表明氣溫對(duì)晚稻的影響極顯著,而對(duì)早稻的影響相對(duì)較弱。土壤溫度對(duì)不同施肥制度處理,無(wú)論是早稻還是晚稻,其變化都與CH_4排放通量有極顯著的相關(guān)性。土壤Eh對(duì)不同施肥制度下晚稻田的影響極顯著,早稻生育期與晚稻略有不同,土壤Eh對(duì)晚稻的影響要強(qiáng)于早稻。無(wú)論何種施肥制度,早晚稻田各處理的CH_4排放通量與稻田水層深度相關(guān)性不顯著。CH_4排放高峰期土壤pH值大多在5.5附近,與早稻田CH_4排放相關(guān)性不顯著,而與晚稻田則有顯著相關(guān)。 溫室氣體CH_4排放的作物影響因子包括水稻生育期的植株高度、地上和地下部分的生物量,葉面積以及生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量等,研究表明稻田CH_4累積排放總量和水稻植株高度,地上和地下部分的生物量,有顯著的正相關(guān),與葉面積的相關(guān)不明顯。水稻的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量越高,稻田CH_4累積排放總量也越高。 基于對(duì)不同施肥制度溫室氣體CH_4排放的研究,建立了各施肥制度下的六個(gè)預(yù)測(cè)方程,其擬合結(jié)果均與實(shí)測(cè)值有顯著的相關(guān)關(guān)系,通過(guò)實(shí)測(cè)值與模擬值的對(duì)比發(fā)現(xiàn),預(yù)測(cè)方程基本上體現(xiàn)了雙季稻生育期CH_4排放的季節(jié)變化趨勢(shì)。不同施肥制度下稻田CH_4排放對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)分析結(jié)果表明,無(wú)論是在20年還是在500年的時(shí)間尺度上,其貢獻(xiàn)順序都為有機(jī)無(wú)機(jī)配施＞全量化肥＞缺素施肥＞對(duì)照。 【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)期施肥 雙季稻田 CH_4排放 影響因子 增溫潛能
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：S511.42
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 引言12-14
• 第一章 文獻(xiàn)綜述14-26
• 1 大氣中甲烷的作用、濃度變化和源匯14-17
• 1.1 大氣中甲烷的化學(xué)和氣候效應(yīng)14-15
• 1.1.1 化學(xué)作用14-15
• 1.1.2 氣候效應(yīng)15
• 1.2 大氣中甲烷的濃度變化15-16
• 1.3 大氣甲烷的主要源和匯16-17
• 2 稻田甲烷的產(chǎn)生、氧化及其傳輸機(jī)理17-19
• 2.1 稻田甲烷的產(chǎn)生18
• 2.2 稻田甲烷的氧化18
• 2.3 稻田甲烷的傳輸18-19
• 2.3.1 植物的通氣組織18-19
• 2.3.2 氣泡19
• 2.3.3 液相擴(kuò)散19
• 3 稻田甲烷排放的主要影響因素19-24
• 3.1 農(nóng)業(yè)管理措施20-22
• 3.1.1 施肥效應(yīng)20-21
• 3.1.2 耕作制度21
• 3.1.3 灌溉措施21
• 3.1.4 水稻植物體的作用21-22
• 3.2 土壤因子22-23
• 3.2.1 土壤質(zhì)地22
• 3.2.2 土壤滲漏率22-23
• 3.2.3 土壤有機(jī)質(zhì)23
• 3.2.4 土壤pH值和Eh值23
• 3.2.5 土壤溫度23
• 3.3 氣候因子23-24
• 4 農(nóng)田甲烷的減排措施24-25
• 5 本研究的目標(biāo)與主要內(nèi)容25-26
• 5.1 本試驗(yàn)的研究目標(biāo)25
• 5.2 本試驗(yàn)的研究主要內(nèi)容25-26
• 第二章 材料與方法26-32
• 1 研究地點(diǎn)概況26
• 2 試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)與田間管理26-28
• 2.1 雙季稻田試驗(yàn)區(qū)的不同施肥處理26-28
• 2.2 雙季稻田常規(guī)管理措施與水稻生育期28
• 3 氣體樣品的采集方法與分析測(cè)定28-31
• 3.1 氣體樣品的采集29-30
• 3.2 氣體樣品的分析30
• 3.3 甲烷氣體排放通量的計(jì)算30-31
• 4 生物和環(huán)境要素記載31
• 4.1 生物要素31
• 4.2 田間管理記載31
• 4.3 土壤要素31
• 4.4 氣象要素31
• 5 數(shù)據(jù)分析31-32
• 第三章 長(zhǎng)期不同施肥制度下雙季稻田甲烷排放季節(jié)變化規(guī)律32-40
• 1 引言32
• 2 結(jié)果與討論32-37
• 2.1 長(zhǎng)期不同施肥制度下雙季稻田甲烷排放通量的季節(jié)變化規(guī)律32-34
• 2.2 長(zhǎng)期不同施肥制度下雙季稻田甲烷排放的年際差異34-35
• 2.3 長(zhǎng)期不同施肥制度下雙季稻田各生育期甲烷排放累積貢獻(xiàn)率35-37
• 2.4 冬季休閑期不同施肥制度稻田甲烷排放規(guī)律37
• 3 小結(jié)37-40
• 第四章 長(zhǎng)期不同施肥制度對(duì)雙季稻田甲烷排放的影響40-48
• 1 引言40
• 2 結(jié)果與討論40-46
• 2.1 長(zhǎng)期不同施肥制度對(duì)雙季稻田甲烷累積排放量的影響40-41
• 2.2 不同施肥制度下土壤中NH_4~+-N和NO_3~--N動(dòng)態(tài)變化與甲烷排放41-44
• 2.3 長(zhǎng)期不同施肥制度下土壤養(yǎng)分的年際變化對(duì)甲烷排放通量的影響44-46
• 2.3.1 土壤全N含量變化對(duì)雙季稻田甲烷排放的影響44
• 2.3.2 土壤有機(jī)碳含量對(duì)雙季稻田甲烷排放的影響44-45
• 2.3.3 土壤pH變化對(duì)雙季稻田甲烷排放的影響45-46
• 3 小結(jié)46-48
• 第五章 影響長(zhǎng)期施肥稻田甲烷氣體排放的環(huán)境因素48-56
• 1 引言48
• 2 結(jié)果與討論48-54
• 2.1 溫度48-51
• 2.1.1 空氣溫度48-50
• 2.1.2 土壤溫度50-51
• 2.2 土壤氧化還原電位51-52
• 2.3 水層深度52-53
• 2.4 土壤pH53-54
• 3 小結(jié)54-56
• 第六章 不同施肥制度下作物生長(zhǎng)對(duì)稻田甲烷排放的影響56-64
• 1 引言56
• 2 結(jié)果與討論56-63
• 2.1 不同施肥制度下甲烷累積排放總量與水稻植株高度增加的關(guān)系56-58
• 2.2 不同施肥制度下甲烷累積排放總量與水稻生物量的關(guān)系58-61
• 2.2.1 甲烷累積排放總量與水稻地上部分生物量的關(guān)系58-60
• 2.2.2 甲烷累積排放總量與水稻根系生物量的關(guān)系60-61
• 2.3 不同施肥制度下甲烷排放通量與水稻葉面積的關(guān)系61-62
• 2.4 不同施肥制度下甲烷累積排放總量與雙季稻生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的關(guān)系62-63
• 3 小結(jié)63-64
• 第七章 長(zhǎng)期不同施肥制度稻田甲烷排放預(yù)測(cè)模型探究及其對(duì)溫室效應(yīng)的影響64-70
• 1 引言64
• 2 結(jié)果與討論64-69
• 2.1 長(zhǎng)期不同施肥制度下稻田甲烷排放的預(yù)測(cè)模型64-68
• 2.2 不同施肥制度下稻田甲烷排放對(duì)溫室效應(yīng)的影響68-69
• 3 小結(jié)69-70
• 第八章 結(jié)論與展望70-74
• 1 主要結(jié)論70-71
• 2 研究展望71-74
• 參考文獻(xiàn)74-82
• 致謝82-84
• 作者簡(jiǎn)介84

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水稻田甲烷的減排方法研究及評(píng)價(jià)    李晶,王明星,陳德章

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太湖流域單季稻的甲烷排放研究    熊效振,沈壬興,王明星,鄭循華,王躍思,李晶

D優(yōu)49    

雙季稻區(qū)再生制種技術(shù)初探    徐承定,廖成喜

浙江省雙季稻區(qū)稻水象甲二代蟲(chóng)源的構(gòu)成    翟保平;商晗武;程家安;鄭雪浩;

紅壤雙季稻區(qū)油菜-玉米-晚稻種植模式    肖國(guó)濱,陳盾,付高平,韓仁道,汪衛(wèi)鋒,鄒桂花

施鉀對(duì)湖南主要雙季稻區(qū)鉀肥效應(yīng)及鉀素平衡的影響    廖育林;鄭圣先;黃建余;聶軍;謝堅(jiān);向艷文;

淺析南方雙季稻區(qū)耕整地機(jī)械油耗現(xiàn)狀及機(jī)具配置優(yōu)化    張慶輝;黎波;

亟待破解雙季稻區(qū)水稻種植機(jī)械化發(fā)展遲緩的難題    張文毅;袁釗和;金梅;

浙江省雙季稻區(qū)稻水象甲致害種群的形成    翟保平;程家安;鄭雪浩;吳建;夏萬(wàn)清;

雙季稻區(qū)春玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)    王永忠,朱玲

雙季稻區(qū)冬種覆蓋作物對(duì)土壤微生物量的影響    朱波;胡躍高;曾昭海;肖小平;楊光立;黃鳳球;

雙季稻防早衰技術(shù)    李祖章;謝金水;劉光榮;孫剛;袁福生;劉增兵;唐先干;

雙季稻區(qū)稻水象甲種群生態(tài)學(xué)    商晗武;翟保平;祝增榮;程家安;

浙南雙季稻區(qū)福壽螺發(fā)生消長(zhǎng)規(guī)律研究    謝淑玲;符明龍;陳輝珍;林敏;林以良;

雙季稻區(qū)雜交水稻再生制種技術(shù)初探    廖成喜;

長(zhǎng)江流域雙季稻區(qū)油菜生產(chǎn)機(jī)械化問(wèn)題與對(duì)策    孫松林;

激素對(duì)稻水象甲飛行肌和卵巢發(fā)育的影響    楊璞;商晗武;程家安;祝增榮;

安徽省水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)研究與集成    黃義德;楊惠成;陳周前;吳文革;武立權(quán);

我國(guó)糧食主產(chǎn)省土壤退貨及治理專題調(diào)研報(bào)告    彭世琪;田有國(guó);鐘永紅;馬常寶;孫釗;任意;

中南農(nóng)田高效循環(huán)模式關(guān)鍵技術(shù)研究的幾點(diǎn)思考    蔡立湘;紀(jì)雄輝;彭新德;李明德;

湖北省水稻發(fā)展對(duì)策研究    汪金平;曹湊貴;展茗;李成芳;蔡明歷;

“中嘉早17”力助雙季稻區(qū)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)    梁寶忠

努力創(chuàng)新 引領(lǐng)雙季稻區(qū)油菜發(fā)展    中國(guó)工程院院士 官春云

中選181    

冬春施碳銨技術(shù)    蔡文江

現(xiàn)代科技強(qiáng)力支撐 增產(chǎn)增收稻浪飛歌    

湖南六項(xiàng)措施增產(chǎn)糧食    李克勤

今年農(nóng)業(yè)部主推78個(gè)農(nóng)作物品種    

肥料貴在巧施用 增產(chǎn)滅蟲(chóng)又防病    王玉堂

蕪湖精造品牌米    張致榮

“農(nóng)民科學(xué)家”林芳仕    王湘

長(zhǎng)江中游地區(qū)氣候變化特點(diǎn)及雙季稻適應(yīng)性高產(chǎn)栽培技術(shù)研究    艾治勇

紋枯病對(duì)雙季稻倒伏和產(chǎn)量的影響及其機(jī)理研究    吳偉

適應(yīng)區(qū)域氣候變化的雙季稻高產(chǎn)群體調(diào)控技術(shù)研究    劉文祥

氣候變暖對(duì)中國(guó)水稻生產(chǎn)的影響    孫雯

中國(guó)農(nóng)田長(zhǎng)期不同施肥的固碳潛力及預(yù)測(cè)    姜桂英

我國(guó)水稻種植分布及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)    段居琦

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氣候變化、品種更新和管理措施對(duì)我國(guó)水稻生育期及產(chǎn)量影響的研究    劉蕾蕾

覆草旱作條件下稻田土壤肥力性狀、碳氮?jiǎng)討B(tài)及水稻生產(chǎn)力特征研究    王棟

基于碳組分分析的稻田土壤固碳優(yōu)勢(shì)及其保持途經(jīng)研究    黃山

中國(guó)雙季稻主產(chǎn)區(qū)空間分布變遷研究    雷森波

兩型社會(huì)背景下湖南雙季稻區(qū)劃研究    歐陽(yáng)臻

雙季稻連作體系氮素循環(huán)特征    王淳

栽培模式對(duì)雙季稻產(chǎn)量形成的影響及其區(qū)域適應(yīng)性研究    李宙煒

養(yǎng)分運(yùn)籌對(duì)雙季稻群體質(zhì)量、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響研究    周旋

雙季稻不同耕作與種植方式對(duì)產(chǎn)量和農(nóng)田碳排放的影響    劉兵

湖南雙季稻專用穩(wěn)定性復(fù)混肥料的氮抑制劑及其配比研究    田發(fā)祥

雙季稻不同群體的差異及其對(duì)齊穗后遮光的響應(yīng)研究    陶優(yōu)生

雙季稻不同栽培模式的N代謝與N肥利用效率研究    陽(yáng)劍

雙季稻不同栽培模式氨揮發(fā)與溫室氣體排放研究    時(shí)亞文