土壤耕作與秸稈還田對江西雙季稻產(chǎn)量和溫室氣體排放的影響

【摘要】：水稻是我國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CH4排放的重要來源,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,減少農(nóng)田溫室氣體的排放,實現(xiàn)高產(chǎn)低碳稻作已經(jīng)成為亟待解決的重要科學問題和生產(chǎn)技術(shù)。已有研究表明,土壤耕作措施和秸稈還田均可以影響稻田溫室氣體排放,但對其交互效應(yīng)尚不明確。因此,本文以我國主要的水稻生產(chǎn)區(qū)域-雙季稻區(qū)為研究對象,開展了不同耕作方式和秸稈還田方式對雙季稻區(qū)水稻生產(chǎn)力和稻田溫室氣體排放影響的研究,同時在100年的尺度上評價不同處理下稻田的周年溫室效應(yīng)。主要研究結(jié)論如下:(1)與翻耕相比,旋耕條件下早稻和晚稻的產(chǎn)量均較高,但差異不顯著;秸稈還田顯著提高早稻和晚稻的產(chǎn)量。水稻產(chǎn)量的高低主要取決于有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。其中,晚稻產(chǎn)量主要受穗粒數(shù)的影響,與翻耕秸稈全量還田相比,翻耕根茬還田、旋耕根茬還田和旋耕秸稈全量還田處理下的穗粒數(shù)分別高出7.9%、23.9%和10.6%;早稻產(chǎn)量則主要受有效穗數(shù)的影響,與旋耕秸稈全量還田相比,翻耕根茬還田、翻耕秸稈全量還田和旋耕根茬還田處理有效穗數(shù)分別高出約13.7%、6.2%和21.6%。(2)秸稈還田顯著增加了早稻和晚稻稻田CH4的排放,但降低了冬閑期CH4的排放。與旋耕相比,翻耕顯著降低了兩季水稻稻田CH4的排放,但對N2O的影響不顯著。早稻和晚稻稻田CH4排放均呈現(xiàn)出雙峰的趨勢,但第一個峰值出現(xiàn)時間有所不同,晚稻峰值出現(xiàn)在分蘗盛期,而早稻峰值出現(xiàn)略晚。與根茬還田相比,翻耕方式下晚稻季、冬閑和早稻季秸稈換全量還田下CH4排放量分別增加了47.3%、26.1%、5.4%,旋耕方式下則分別增加了39.7%、7.1%、6.1%。與旋耕相比,根茬還田下晚稻季、冬閑、早稻季翻耕處理的CH4排放分別降低了96.1%、45.4%、30.0%;而秸稈全量還田下則分別降低了約86.0%、82.7%和30.8%。(3)在100年尺度上,CH4的排放量決定全球增溫潛勢(GWP)。本研究中,GWP呈現(xiàn)出和CH4累積排放量一樣的趨勢,即秸稈全量還田大于根茬還田,旋耕大于翻耕,且差異均達到顯著水平。稻田溫室氣體排放強度(GHGI)由產(chǎn)量和GWP共同決定。GHGI在晚稻季趨勢與GWP一致,而早稻季差異不顯著。周年效應(yīng)上,由于冬閑期CH4排放量較低,故GWP與CH4排放趨勢一致,即秸稈全量還田顯著大于根茬還田,旋耕顯著大于翻耕。由于翻耕+根插還田處理中晚稻產(chǎn)量低,所以在翻耕秸稈全量還田處理中周年GHGI最低。因此,對于雙季稻區(qū)而言,在翻耕方式下進行秸稈全量還田是一種較好的高產(chǎn)低碳稻作措施。 【關(guān)鍵詞】：氣候變化 糧食安全 雙季稻 產(chǎn)量 CH4 N2O 溫室效應(yīng)
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S511.42;S181
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 引言11-18
• 1.1 研究目的和意義11-12
• 1.2 耕作方式對水稻產(chǎn)量和稻田溫室氣體排放的影響12-14
• 1.2.1 耕作方式對水稻產(chǎn)量的影響12-13
• 1.2.2 耕作方式對稻田溫室氣體排放的影響13-14
• 1.3 秸稈還田對水稻產(chǎn)量和稻田溫室氣體排放的影響14-16
• 1.3.1 秸稈還田對水稻產(chǎn)量的影響14-16
• 1.3.2 秸稈還田對稻田溫室氣體排放的影響16
• 1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線16-18
• 1.4.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.4.2 技術(shù)路線17-18
• 第二章 試驗材料與方法18-21
• 2.1 試驗地情況18
• 2.2 試驗設(shè)計18
• 2.3 田間管理18-19
• 2.4 測定項目與方法19-20
• 2.4.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成19
• 2.4.2 干物質(zhì)19
• 2.4.3 氮素吸收效率19
• 2.4.4 CH_4與N_2O排放的監(jiān)測19-20
• 2.5 試驗數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析20-21
• 第三章 結(jié)果與分析21-37
• 3.1 植株群體生長特性21-25
• 3.1.1 生育期21
• 3.1.2 產(chǎn)量與產(chǎn)量結(jié)構(gòu)21-22
• 3.1.3 干物質(zhì)積累22-23
• 3.1.4 氮素利用效率23-25
• 3.2 不同耕作與秸稈還田方式對CH4排放的影響25-30
• 3.2.1 CH_4的排放通量25-27
• 3.2.2 不同生育階段甲烷累積排放量27-29
• 3.2.3 環(huán)境因子對甲烷排放的影響29-30
• 3.2.4 方差分析30
• 3.3 不同耕作與秸稈還田方式對N_2O排放的影響30-35
• 3.3.1 N_2O的排放通量30-33
• 3.3.2 不同生育階段N_2O累積排放量33-34
• 3.3.3 方差分析34-35
• 3.4 綜合溫室效應(yīng)35-37
• 3.4.1 全球增溫潛勢（GWP）及排放強度（GHGI）35-36
• 3.4.2 周年產(chǎn)量及溫室效應(yīng)36-37
• 第四章 全文討論與結(jié)論37-42
• 4.1 全文討論37-40
• 4.1.1 不同耕作方式和秸稈還田方式對水稻生產(chǎn)力的影響37
• 4.1.2 不同耕作方式和秸稈還田方式對稻田溫室氣體排放的影響37-39
• 4.1.3 不同耕作方式和秸稈還田方式對綜合溫室效應(yīng)的影響39-40
• 4.2 全文結(jié)論40
• 4.3 研究展望40-42
• 參考文獻42-48
• 致謝48-49
• 作者簡歷49

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