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稻田多熟制种植模式对温室气体排放及土壤有机碳的影响研究

稻田多熟制种植模式对温室气体排放及土壤有机碳的影响研究

引用

作者：苏姗湖南农业大学

学位级别：硕士

稻田多熟制种植是增加粮食产量、提高稻田复种指数以及资源利用率的重要途径。本研究以双季稻为基础,通过冬闲季种植油菜、黑麦草、紫云英、马铃薯等作物,形成不同多熟制种植模式,分别为早稻-晚稻-油菜(稻稻油)、早稻-晚稻-黑麦草(稻稻... 详细信息

稻田多熟制种植是增加粮食产量、提高稻田复种指数以及资源利用率的重要途径。本研究以双季稻为基础,通过冬闲季种植油菜、黑麦草、紫云英、马铃薯等作物,形成不同多熟制种植模式,分别为早稻-晚稻-油菜(稻稻油)、早稻-晚稻-黑麦草(稻稻草)、早稻-晚稻-紫云英(稻稻肥)、早稻-晚稻-马铃薯(稻稻薯)、以及早稻-再生稻-油菜(稻再生稻油),并以冬闲为对照即早稻-晚稻-冬闲(稻稻闲)分析不同冬种作物对稻田温室气体排放、早晚稻产量及其构成因素以及土壤有机碳库的影响,为湖南双季稻区多熟制可持续发展提供理论支撑。主要研究结果如下:(1)不同冬季作物还田对早稻产量的增产效果不明显,但对晚稻具有明显的增产效应。综合来看,在短期内,5个冬季作物处理的水稻周年总产量差异不显著,与对照相比,其中以稻稻油的增产效果最好,为16217.17kg/hm,比稻稻闲对照增加了10.00%;其次是稻稻薯处理(14868.49 kg/hm),增加了0.86%,其他处理增产效果不显著。(2)冬种作物还田短期内增加了稻田温室气体的排放量。与稻稻闲相比,冬种作物处理不同程度地提高了CH和CO的排放量。其中稻稻草的CH排放量最高,比对照增加145.66%,稻稻肥次之,增加幅度为71.44%,稻稻油、稻再生稻油和稻稻薯处理则分别增加了17.31%、8.31%和4.20%。稻稻草CO排放量最大,与对照相比提高27.60%,其次是稻稻油和稻稻肥,分别提高20.93%和17.45%,稻稻薯增幅最低,仅提高5.85%。试验期间NO的排放量整体较低,与稻稻闲对照相比,稻再生稻油、稻稻油和稻稻薯增加NO排放量,增加幅度分别为7.81%、7.43%和6.42%。(3)短期内冬种作物还田对温室气体排放强度无明显影响。短期内,各处理的产量温室气体排放强度顺序依次为稻稻草(2.63)>稻稻肥(1.98)>稻再生稻油(1.43)>稻稻油(1.30)>稻稻闲(1.19)>稻稻薯(1.14),其中稻稻薯处理温室气体排放强度显著低于其他处理,表明冬种马铃薯秸秆还田能在一定程度上降低温室气体排放强度,是较好的还田作物。(4)冬种作物还田促进土壤有机碳(SOC)的累积。与稻稻闲对照相比,各冬种作物还田处理均提高了SOC含量,其中以稻再生稻油处理最高,含量为27.60g/kg,增加了8.36%,其次是稻稻草、稻稻肥和稻稻薯处理,分别增加7.32%、6.60%和5.70%,稻稻油处理的土壤有机碳积累效应最差,仅比对照增加1.63%。(5)冬种作物还田提高土壤活性有机碳(LOC)含量。与对照相比,不同冬种作物秸秆还田增加了不同土层的土壤活性有机碳含量,其中稻稻油处理含量最高,含量为6.11g/kg,增加了27.58%,其次是稻稻草、稻稻肥和稻稻薯处理,分别增加了13.83%、10.02%和0.23%,稻再生稻油处理含量最低。(6)总体上,随着土层的加深,各处理土壤碳库管理指数呈递减的趋势,同时随着试验的进行,与稻稻闲对照相比,不同冬季作物秸秆还田处理有效提高碳库管理指数,以稻稻油处理效果最佳,提高了54.99%,稻稻草、稻稻肥、稻稻薯处理效果次之,分别增加了28.35%、22.11%、8.63%,稻再生稻油处理效果最差。

关键词：水稻多熟制种植模式产量温室气体土壤有机碳

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双季稻田不同种植模式对温室气体排放和土壤团聚体影响的研究

双季稻田不同种植模式对温室气体排放和土壤团聚体影响的研究

引用

作者：李超湖南农业大学

学位级别：硕士

多熟制种植模式在我国南方稻区,对于提高土地利用率,增加粮食产量,保障粮食安全具有重要的意义,本研究以南方双季稻为基础,通过冬闲季种植马铃薯、油菜、萝卜、紫云英、黑麦草,形成:早稻-晚稻-马铃薯(稻稻薯)、早稻-晚稻-油菜(稻稻油)... 详细信息

多熟制种植模式在我国南方稻区,对于提高土地利用率,增加粮食产量,保障粮食安全具有重要的意义,本研究以南方双季稻为基础,通过冬闲季种植马铃薯、油菜、萝卜、紫云英、黑麦草,形成:早稻-晚稻-马铃薯(稻稻薯)、早稻-晚稻-油菜(稻稻油)、早稻-晚稻-萝卜(稻稻卜)、早稻-晚稻-紫云英(稻稻肥)、早稻-晚稻-黑麦草(稻稻草)5种不同多熟制种植模式,并以早稻-晚稻-空闲(稻稻闲)为对照,研究分析不同稻田种植模式对温室气体的排放、土壤团聚体以及土壤有机碳库的影响,为南方稻区多熟制种植的可持续发展提供理论基础。本研究主要结果如下:1.不同种植模式CO、CH、NO温室气体周年累计排放量、综合增温潜势均呈显著差异,CO周年累计排放量大小顺序为:稻稻草>稻稻薯>稻稻卜>稻稻肥>稻稻油>稻稻闲,与对照稻稻闲相比,各处理分别增加了44.15%、37.79%、13.31%、6.71%、3.27%,各处理中,稻稻草排放量最高,达到了34527.05(kg/hm),稻稻油最少,为24735.06(kg/hm)。CH温室气体周年累计排放量大小表现为:稻稻薯>稻稻卜>稻稻肥>稻稻草>稻稻油>稻稻闲,与对照稻稻闲相比,各处理分别增加了99.78%、62.44%、45.15%、36.03%、1.93%,各处理中,稻稻薯排放量最高,达到了1050.78(kg/hm),稻稻油最少,为536.1(kg/hm)。NO温室气体周年累计排放量大小顺序表现为:稻稻薯>稻稻卜>稻稻油>稻稻草>稻稻肥>稻稻闲,与对照稻稻闲相比,各处理分别增加了60.67%、33.11%、15.42%、9.38%、0.96%,各处理中,稻稻薯排放量最高,达到了701.31(kg/hm),稻稻油最少,为440.7(kg/hm)。综合各不同种植模式增温潜势来看,各处理增温潜势表现为:稻稻薯>稻稻卜>稻稻草>稻稻油>稻稻肥>稻稻闲,与对照稻稻闲相比,各处理分别增加了56.59%、33.79%、15.93%、13.42%、6.21%,相比对照稻稻闲而言,各处理对周年温室气体排放增温潜势均有明显的增长。2.在土壤团聚体中,总体上为0.25-2mm>2mm>0.053mm>0.25～0.053mm。随着土层深度的增加,各处理团聚体平均质量半径(MWD)与平均几何半径(GMD)呈下降趋势;处理间MWD与GMD的变化趋势大体一致。从MWD和GMD平均含量来分析,从平均质量半径(MWD)来看,在冬作季,以稻稻薯最高,为***,与对照相比提高了26.71%;稻稻肥最低,为***,比对照降低了10.49%。早稻时期,以稻稻草最高,为***,与对照相比提高了19.92%;稻稻卜最低,为***,比对照降低了6.49%。晚稻时期,以稻稻卜最高,为***,与对照相比提高了19.69%;稻稻肥最低,为1.95 ***,比对照降低了1.54%。从平均几何半径(GMD)来看,在冬作季,以稻稻卜最高,为***,与对照相比提高了9.43%;稻稻油最低,为2.1 ***,比对照降低了16.19%。早稻时期,以稻稻草最高,为***,与对照相比提高了9.28%;稻稻卜最低,为***,比对照降低了8.38%。晚稻时期,以稻稻薯最高,为1.82 ***,与对照相比提高了13.04%,稻稻油最低,为***,比对照降低了0.63%。总体来看,各处理中稻稻薯稻稻草稻稻卜明显在一定程度上促进了团聚体平均质量半径(MWD)与平均几何半径(GMD)含量。3.总体上,随着土层的加深,土壤全有机碳含量呈下降的趋势。从土壤全有机碳(SOC)含量来看,冬作季以稻稻卜最高,为***,与对照相比提高了11.31%;稻稻肥SOC含量最低,为***,比对照降低了12.96%。早稻时期,以稻稻油最高,为***,与对照相比提高了0.61%;稻稻肥SOC含量最低,为***,比对照降低了15.44%。晚稻时期,稻稻卜SOC含量最高达到了36.89 ***,相比对照提高了25.73%,稻稻油SOC含量最低,为***,比对照降低了0.41%。4.综合比较,随着土层的加深,土壤活性有机碳含量呈下降的趋势。从土壤活性有机碳含量来看,冬作季以稻稻油最高,为1.3 ***,与对照相比提高了17.24%;稻稻卜最低,为1.05 ***,比对照降低了10.48%。早稻时期,以稻稻草最高,为1.2 ***,与对照相比提高了4.35%,稻稻肥最低,为0.95 ***,比对照降低了21.05%。晚稻时期,稻稻薯最高达到了1.35 ***,相比对照提高了4.65%,稻稻卜最低,为1.01 ***,比对照降低了27.72%。

关键词：多熟制种植模式温室气体土壤团聚体土壤有机碳团聚体有机碳

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