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典型除草剂对稻麦轮作系统温室气体排放的影响

作　者: 孙青
导　师: 蒋静艳
学　校: 南京农业大学
专　业: 环境科学
关键词: 除草剂 N2O 呼吸速率旱直播稻田麦田
分类号: S482.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

全球变暖和有机污染加剧是当今极其重要的环境问题,已经引起国内外学术界的广泛关注。农田生态系统是温室气体的重要排放源。除草剂的长期大量施用作为农田管理的一个重要组成部分,势必会通过影响作物和土壤微生物的活性与多样性进而影响农田温室气体的产生与排放。本研究通过室内模拟实验与稻麦轮作大田试验相结合,定量研究了除草剂与化肥联合施用对农田温室气体排放的影响,并进一步探讨除草剂化肥联合施用影响农田N20排放的机理,为农田温室气体的估算、减排以及合理使用除草剂提供科学依据。室内模拟培养实验主要在30%(g/g)麦田水分条件下研究了莠去津、百草枯、草甘膦、苯磺隆、乙草胺和精恶唑禾草灵6种旱地除草剂对土壤呼吸和N20排放的影响；在模拟55%(g/g)旱直播稻田水分条件下研究了丁草胺和苄嘧磺隆2种水田除草剂对土壤呼吸、CH4和N20排放的影响。大田试验水稻季主要研究旱直播稻田中丁草胺和苄嘧磺隆常规施用量对土壤-作物系统呼吸速率、CH4和N20排放的影响,并结合对土壤NH4+-N、NO3--N含量和土壤硝化细菌反硝化细菌数量的测定,初步阐明除草剂施用影响N20排放的可能机理；小麦季主要研究了3种典型麦田除草剂乙草胺、苯磺隆和精恶唑禾草灵常规施用量对土壤-作物系统呼吸速率和N20的影响规律。在本研究室内培养20d的条件下,不同除草剂对土壤N20累积排放和土壤呼吸的影响不同,同一除草剂不同N源条件对土壤呼吸和N20累积排放的影响也不完全相同。在30%水分条件下,添加尿素条件下苯磺隆显著促进了土壤呼吸和N20的排放(P<0.05),分别是对照的1.26和1.53倍,百草枯也显著促进了N20的排放(P<0.05),是对照的1.49倍,其余除草剂处理的土壤呼吸与N20的排放与对照相比无显著差异(P>0.05)；在添加(NH4)2SO4的条件下草甘膦显著抑制了土壤呼吸(P<0.05),仅为对照的61.3%,乙草胺显著促进了N20的排放(P<0.05),是对照的1.53倍,其余除草剂处理的土壤呼吸与N20的排放与对照相比无显著差异(P>0.05)。2种N源条件下莠去津和精恶唑禾草灵对土壤呼吸和N20累积排放皆无显著影响。在55%水分条件下,丁草胺显著促进了土壤呼吸和N20的排放,分别是对照的1.06和1.30倍(P<0.05),苄嘧磺隆处理的土壤呼吸与N20排放与对照相比,无显著差异(P>0.05),丁草胺和苄嘧磺隆对CH4排放的影响与对照相比,都没有显著差异(P>0.05)。在整个水稻生育期,丁草胺在施入的第1周显著促进了生态系统呼吸速率,而后开始抑制生态系统呼吸速率,最后与对照之间无显著差异,苄嘧磺隆在基肥施入之前显著促进了生态系统呼吸速率,而后对生态系统呼吸速率没有显著影响。在第一次除草剂施入后丁草胺和苄嘧磺隆促进了CH4的排放,至第二次除草剂施入后,丁草胺和苄嘧磺隆抑制了CH4的排放。丁草胺显著增加了N20的排放量(P<0.05),是对照的1.77倍,苄嘧磺隆处理的N20的排放量与对照相比无显著差异(P>0.05)。目前的研究结果可以得出,丁草胺处理N20排放的增加是由于土壤NH4+-N和N03-N含量增加,而苄嘧磺隆处理对N20的排放无显著影响是由于土壤NH4+-N含量增加和土壤N03--N含量降低的综合作用的结果。在本试验中,旱直播稻整个水稻季的平均土壤充水孔隙度为68.6%,硝化过程为产生N20的主要过程,硝化细菌的数量在N20的产生和排放中扮演着重要角色。麦季试验结果表明,尽管3种除草剂乙草胺、苯磺隆和精恶唑禾草灵施用下生态系统呼吸速率和N20的季节排放模式没有显著差异,但方差分析结果显示,乙草胺、苯磺隆和精恶唑禾草灵在中期都显著抑制了生态系统呼吸速率。乙草胺显著抑制了N20的排放(P<0.05),仅为对照的68.5%,其余两种除草剂处理对N20的排放没有显著影响(P>0.05)。在获得相同经济价值条件下,乙草胺处理的N20排放量最低。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-13
缩略词语汇表  13-14
第一章引言  14-30
  1.1 选题背景及意义  14-16
  1.2 国内外研究进展  16-27
    1.2.1 农田温室气体排放研究  16-24
    1.2.2 除草剂研究现状  24-26
    1.2.3 除草剂对农田温室气体排放影响  26-27
  1.3 问题的提出  27
  1.4 研究目的与内容  27-28
    1.4.1 研究目的  27
    1.4.2 研究内容  27-28
  1.5 技术路线  28-30
第二章材料与方法  30-38
  2.1 室内培养实验  30-31
    2.1.1 供试材料  30
    2.1.2 实验设计  30-31
  2.2 田间试验  31-33
    2.2.1 试验地点  31
    2.2.2 试验设计  31-33
  2.3 样品测定方法  33-36
    2.3.1 室内气体的采集与分析  33-34
    2.3.2 田间气体的采集与分析  34
    2.3.3 土壤样品测定方法  34-35
    2.3.4 生物和土壤要素记载  35-36
  2.4 数据处理  36-38
第三章室内培养条件下典型除草剂对土壤呼吸速率与N_2O排放的影响  38-48
  3.1 模拟30%旱地土壤水分条件下典型旱地除草剂对土壤呼吸速率与N_2O排放的影响  38-43
    3.1.1 添加尿素条件下典型旱地除草剂对土壤呼吸速率和N_2O排放的影响  38-41
    3.1.2 添加(NH4)_2SO_4条件下典型旱地除草剂对土壤呼吸速率与N_2O排放的影响  41-43
  3.2 模拟55%湿润土壤水分条件下典型稻田除草剂对土壤呼吸速率和N_2O排放的影响  43-45
  3.3 本章讨论与小结  45-48
第四章典型水稻田除草剂对旱直播土壤-水稻系统呼吸速率、CH_4与N_2O排放的影响  48-58
  4.1 典型水稻田除草剂对旱直播土壤-水稻系统呼吸速率的影响  48-49
  4.2 典型水稻田除草剂对旱直播水稻田N_2O排放的影响  49-50
  4.3 典型水稻田除草剂对旱直播水稻田CH_4排放的影响  50-52
  4.4 本章讨论与小结  52-58
    4.4.1 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量  52-54
    4.4.2 除草剂对产N_2O微生物硝化细菌和反硝化细菌的影响  54-56
    4.4.3 不同除草剂处理单位产量N_2O排放强度的比较  56-58
第五章典型麦田除草剂对土壤-小麦系统呼吸速率与N20排放的影响  58-64
  5.1 典型麦田除草剂对土壤-小麦系统呼吸速率的影响  58-59
  5.2 典型麦田除草剂对小麦田N_2O排放的影响  59-60
  5.3 本章讨论与小结  60-64
第六章全文讨论  64-68
  6.1 室内模拟实验(无植物参与)与田间试验(有植物参与)一致性比较  64-66
  6.2 旱地和水田两种条件下同类除草剂不同品种对温室气体排放的影响比较  66-68
第七章结论与展望  68-72
  7.1 主要研究结论  68-69
  7.2 研究特色与创新点  69
    7.2.1 研究特色  69
    7.2.2 创新点  69
    7.2.3 存在的问题  69
  7.3 展望  69-72
参考文献  72-82
作者简介  82-84
致谢  84

典型除草剂对稻麦轮作系统温室气体排放的影响

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