基于DNDC模型评估湖北省不同稻作系统不同管理措施温室气体排放的周年变化

摘要

为了探究不同管理措施对湖北省主要稻作系统CH4和N2O周年排放的影响,利用田间观测数据验证DNDC模型后,结合地理信息系统(ArcGIS)模拟和测算湖北省不同稻作系统温室气体的周年排放.本研究于2019年在鄂西北的枣阳市设置水稻-小麦(RW)、水稻-再生稻(RO)稻作系统,在鄂东南的武穴市设置RO、水稻-油菜(RR)稻作系统,在江汉平原的潜江市设置RW、RO、RR稻作系统,每个稻作系统均设置常规栽培和优化栽培(包括氮肥深施、节水灌溉、秸秆还田等)两个模式,通过静态箱法测定温室气体CH4和N2O的周年排放特征.大田验证试验结果显示,不同稻作系统不同栽培模式下CH4和N2O排放实测值与模拟值归一化均方根误差(NRMSE)值为19.3％～24.2％,模型拟合度在可接受范围之内.DNDC模型模拟和估算结果表明,湖北省稻作区增温潜势(GWP)表现为江汉平原>鄂东南>鄂西北,不同区域稻作系统CH4的排放总量、N2O的排放总量和GWP均表现为RW>RO>RR.优化栽培管理模式可以明显减少CH4和N2O排放,与常规栽培管理模式相比,优化栽培管理模式下RW、RO和RR的单位面积CH4排放量分别降低9.5％～18.0％、7.3％～18.4％和18.2％～22.4％,N2O排放量分别降低4.2％～14.2％、6.9％～24.7％和8.8％～18.1％.优化栽培管理后,各地区的GWP表现为,鄂西北:襄阳>十堰>神农架;鄂东南:黄冈>咸宁>武汉>黄石>鄂州;江汉平原:荆州>荆门>孝感>随州>天门>仙桃>潜江.优化栽培管理模式下鄂西北、鄂东南和江汉平原稻田CH4周年排放总量较常规栽培管理模式分别降低11.8％、14.4％和16.3％,稻田N2O周年排放总量分别降低82.4％、77.5％和83.0％.本研究结果表明,DNDC模型可以较好地模拟湖北省不同稻作系统下温室气体的排放,同时优化稻作管理模式对稻田生产具有好的减排效果,为在湖北省推广该模式提供理论依据.