水稻覆膜节水种植模式下NO排放的原位观测研究

摘要

由于粮食需求的日益增加和灌溉用水供应的日益下降，亚洲的粮食安全问题正面临着前所未有的挑战。为保障粮食安全和保护珍贵的水资源，水稻覆膜节水技术正在越来越多地被农业生产部门采纳并运用到水稻生产中。但是，与传统种植模式（采用淹水与烤田相结合的间歇灌溉）相比，水稻覆膜节水种植模式引起了土壤环境条件的变化，势必导致稻田的生物地球化学过程发生变化，进而使环境污染性气体一氧化氮(NO)的排放发生变化。迄今为止，对稻田NO排放的研究主要集中在传统种植模式，而对水稻覆膜节水种植模式下一氧化氮NO的排放研究还很少。因此，为了定量两种种植模式的NO排放差异性及其关键控制因子，该文采用静态暗箱-化学发光法，对两种种植模式下不同施肥条件下（常规施肥与无氮肥对照）水稻-休耕系统的NO排放通量及其环境因子进行了原位周年测定和观测数据的比较分析研究。
　　实验设置两种水分管理种植模式:常规淹水和覆膜节水种植（覆盖生物可降解膜）。在两种种植条件下分别设置无氮肥对照（淹水和覆膜分别为C-NN和G-NN）和常规施肥（淹水和覆膜分别为C-UN和G-UN）处理（按照当地农民习惯采用基肥加追肥的办法在水稻生长季共计施肥150 kgN ha-1:水稻移栽前施基肥（尿素）90 kgNha-1及分蘖肥和穗肥各30 kgN ha-1）。
　　主要结果如下:
　　1.水稻生长季期间，NO排放主要发生在中期烤田阶段。在水稻休耕季期间，各处理NO排放通量具有相同的季节变化动态，且主要与土壤湿度呈显著负相关。
　　2.在整个水稻生长季中，常规淹水稻田各处理NO平均排放通量为2.00±0.88μgNm-2 h-1，平均季节排放总量为0.06±0.01 kgN ha1，覆膜节水稻田各处理NO平均排放通量为5.24±2.23μgN m-2 h-1，平均季节排放总量为0.16±0.04 kg N ha-1。无论是NO平均排放通量还是季节排放总量，覆膜节水稻田均高于常规淹水稻田。在水稻休耕季期间，各处理的NO排放总量为0.17-0.30 kgN ha-1，两种种植模式之间无明显差异。整个水稻-休耕周期中，常规淹水和覆膜节水种植稻田的NO年平均排放量相当，分别为0.35和0.36 kgN ha-1yr-1。
　　3.常规淹水种植模式的NO水稻生长季排放系数和年排放系数分别为0.016％和0.032％,覆膜节水种植模式的NO水稻生长季排放系数和年排放系数分别为0.12％和0.15％。覆膜节水种植模式的NO排放有大于常规淹水种植模式的趋势。
　　4.对于常规施肥处理，覆膜节水种植模式的水稻籽粒产量为8.1 tha-1，较常规淹水种植高3％。
　　基于水稻-休耕周年的观测表明，常规淹水和覆膜节水稻田具有不完全相同的NO年度变化动态。在水稻季，常规淹水稻田的NO排放强度较低，而覆膜节水稻田的NO排放主要发生在施肥后的烤田阶段。在休耕季，两种种植模式的NO排放呈现出“春季排放多，秋冬排放少”季节变化形式，且与土壤湿度呈负相关关系。对比常规淹水稻田，覆膜节水稻田的常规施肥处理增加了水稻季NO的排放量，但是在全年尺度上，覆膜节水种植模式相对于常规淹水种植模式并没有显著增加NO的排放量。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究背景

1．1．1 NO的浓度变化及源汇分布

1．1．2 NO的大气化学行为

1．1．3 土壤NO的产生机制及影响因子

1．1．4 土壤NO的观测方法

1．2 研究内容

1．3 研究目的及意义

第二章 实验设计与方法

2．1 研究区域概况

2．2 技术路线

2．3 田间处理与观测方法

2．3．1 田间实验处理

2．3．2 观测方法

2．3．3 NO排放的影响因子的测定

2．4 数据分析

第三章 结果与分析

3．1 环境因子与水稻产量

3．2 NO排放的季节变化动态与其排放因子

第四章 讨论

4．1 NO排放的季节变化特征及其影响因素

4．2 覆膜节水种植模式对NO排放的影响

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

作者个人基本信息