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双季稻不同耕作与种植方式对产量和农田碳排放的影响

作　者: 刘兵
导　师: 曹凑贵
学　校: 华中农业大学
专　业: 生态学
关键词: 双季稻早直晚抛碳固定碳排放产量
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以双季稻不同种植模式为研究对象,设置6个处理,分别为：早稻直播免耕-晚稻抛秧免耕(R1)；早稻直播免耕-晚稻抛秧翻耕(R2)；早稻直播翻耕-晚稻抛秧翻耕(R5)；早稻抛秧免耕-晚稻抛秧免耕(R3)；早稻抛秧免耕-晚稻抛秧翻耕(R4)；早稻移栽翻耕-晚稻移栽翻耕(R6)。晚稻收获后种植油菜。研究主要通过监测作物生长期发育状态,分析不同处理作物产量及其相关指标的差异,并对农田碳排放和土壤固碳规律进行研究,对比不同处理间生态效益和经济效益,从而得出双季稻最优种植模式,为大田生产提供理论依据。主要结果如下：在早稻生育期内,抛秧(R3、R4)处理和移栽(R6)处理作物产量平均比直播提高了18.6%(p<0.05),其产量构成因子表现为早稻抛秧、移栽处理每穗粒数、有效穗和干物质积累量分别比早稻直播处理平均提高了15.3%(p<0.05)、5.5%(p<0.05)和12.3%(p<0.05)；早稻和晚稻植株干物质累积量R3处理分别比R1、R2、R4、R5、R6处理高5.1%～16.0%(p<0.05),其中其中R3处理显著高于R1、R2、R4、R5处理(p<0.05)试验结果表明,抛秧和移栽处理通过提高每穗粒数、有效穗和干物质积累量,而使作物产量显著高于直播处理,耕作方式不同对产量的影响不显著。不同种植模式中,水稻生育期内碳(以CO2,CH4形式的排放的C)排放累积量对比,免耕(R1、R3)处理显著低于翻耕(R5、R6)处理和半免(R2)处理。不同处理土壤固碳量比较,R3、R1处理土壤固碳效果最好,在2012年晚稻收获时R3处理比试验前土壤总碳量高488kg·hm-2,且土壤总碳含量分别显著高于R4、R5和R6处理3.8%～4.1%。结果表明,耕作方式对CO2排放的影响显著,栽培方式对CH4的排放有显著影响,而最终影响农田碳排放的主要因素是耕作方式的不同。相比翻耕处理,免耕处理能够更好的保持土壤结构的稳定,减少碳排放,增强土壤碳库。各处理单位水稻产量碳排放量在0.82～1.12kg.kg-1之间,不同种植模式对比,R1、R3显著小于R2、R4、R5、R6,其中R3处理与R2、R4、R5、R6处理相比分别低24.4%-48.8%(p<0.05),R1和R3处理间差异不显著。结果表明,从单位产量的生态成本上看,R1(全免-早直晚抛)、R3(全免-早抛晚抛)处理为最优模式。经济效益对比：以R6处理为对照,R1、R2、R3、R4、R4处理经济效益分别提高了18.1%(p<0.05)、15.2%(p<0.05)、32.9%(p<0.05)、27.4%(p<0.05)、-4.1%,则R3、R4处理经济效益最好,彼此之间差异不显著。综上所述,相比其他处理,全免-早抛晚抛(R3)处理,在生态效益、经济产量和单产生态负荷(单产碳排放)的评估上均为最优,同时有劳动力需求相对较少,能够更好的适应当前农村劳动力紧缺的现状,便于在生产实践中推广应用。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
縮略语表  11-12
1 前言  12-21
  1.1 研究背景及目的意义  12-13
  1.2 免耕研究进展  13-17
    1.2.1 免耕发展历史及现状  13
    1.2.2 免耕对土壤理化性状和土壤固碳的影响  13-15
    1.2.3 免耕对农田碳排放的影响  15-16
    1.2.4 免耕对作物产量的影响  16-17
  1.3 水稻抛秧发展历史及现状  17-18
    1.3.1 抛秧发展历史及现状  17
    1.3.2 水稻免耕抛秧特点  17-18
  1.4 双季稻种植制度  18-19
  1.5 研究内容及目的  19
    1.5.1 研究内容  19
    1.5.2 研究目的  19
  1.6 研究思路  19-21
2 材料与方法  21-25
  2.1 试验地点及土壤  21
  2.2 试验材料  21
  2.3 试验设计及田间管理  21-22
    2.3.1 试验设计  21-22
    2.3.2 田间管理  22
  2.4 田间取样及分析方法  22-25
    2.4.1 水稻生育期指标测定与方法  22
    2.4.2 水稻考种测产  22-23
    2.4.3 土壤采集及测定  23
    2.4.4 CO_2采集及测定  23
    2.4.5 CH_4采集及测定  23-24
    2.4.6 数据分析  24-25
3 结果与分析  25-42
  3.1 不同种植模式对干物质积累量及作物产量的影响  25-28
    3.1.1 不同种植模式干物质积累量  25
    3.1.2 双季稻不同种植模式生理栽培指标对比  25-26
    3.1.3 双季稻不同种植模式对作物产量及其相关指标的影响  26-28
  3.2 双季稻不同种植模式对土壤理化性质的影响及气温变化  28-33
    3.2.1 土壤DOC含量和土壤TOC含量季节变化规律  28-30
    3.2.2 土壤pH季节变化规律  30-31
    3.2.3 土壤容重变化  31-32
    3.2.4 土壤总碳含量和土壤固碳  32
    3.2.5 试验区内气温季节变化  32-33
  3.3 双季稻不同种植模式对农田碳排放的影响  33-38
    3.3.1 CO_2排放的季节性变化  33-35
    3.3.2 CH_4排放的季节性变化  35-36
    3.3.3 双季稻不同种植模式碳累积排放量对比  36-37
    3.3.4 CO_2、CH_4排放影响因子及其与产量的相关性分析  37-38
    3.3.5 双季稻不同种植模式植株固碳  38
  3.4 双季稻不同种植模式经济产量生态负荷(单位产量碳排放)比较  38-39
  3.5 双季稻不同种植模式经济效益研究  39-42
    3.5.1 粮食生产成本和效益计算方法  39
    3.5.2 双季稻不同种植模式经济效益分析  39-40
    3.5.3 小结  40-42
4 讨论  42-46
  4.1 不同种植模式对产量和干物质积累的影响  42
  4.2 土壤理化性状、气温变化与农田CO_2、CH_4排放的关系  42-43
  4.3 不同种植模式对农田碳排放的影响  43
  4.4 不同种植模式对农田土壤固碳的影响  43-44
  4.5 不同种植模式经济产量生态负荷(作物单产碳排放量)比较  44
  4.6 不同种植模式经济效益对比分析  44-45
  4.7 不同种植模式综合对比分析  45-46
5 主要结论及研究展望  46-47
  5.1 主要研究结论  46
  5.2 不足之处与研究展望  46-47
参考文献  47-53
致谢  53

双季稻不同耕作与种植方式对产量和农田碳排放的影响

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