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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

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摘要

缩略语表

1.前言

1.1 研究背景及目的意义

1.2 免耕研究进展

1.2.1 免耕发展历史及现状

1.2.2 免耕对土壤理化性状和土壤固碳的影响

1.2.3 免耕对农田碳排放的影响

1.2.4 免耕对作物产量的影响

1.3 水稻抛秧发展历史及现状

1.3.1 抛秧发展历史及现状

1.3.2 水稻免耕抛秧特点

1.4 双季稻种植制度

1.5 研究内容及目的

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究目的

1.6 研究思路

2 材料与方法

2.1 试验地点及土壤

2.2 试验材料

2.3 试验设计及田间管理

2.3.1 试验设计

2.3.2 田间管理

2.4 田间取样及分析方法

2.4.1 水稻生育期指标测定与方法

2.4.2 水稻考种测产

2.4.3 土壤采集及测定

2.4.4 CO2采集及测定

2.4.5 CH4采集及测定

2.4.6 数据分析

3 结果与分析

3.1 不同种植模式对干物质积累量及作物产量的影响

3.1.1 不同种植模式干物质积累量

3.1.2 双季稻不同种植模式生理栽培指标对比

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

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

3.2.1 土壤DOC含量和土壤TOC含量季节变化规律

3.2.2 土壤pH季节变化规律

3.2.3 土壤容重变化

3.2.4 土壤总碳含量和土壤固碳

3.2.5 试验区内气温季节变化

3.3 双季稻不同种植模式对农田碳排放的影响

3.3.1 CO2排放的季节性变化

1.3.2 CH4排放的季节性变化

3.3.3 双季稻不同种植模式碳累积排放量对比

3.3.4 CO2、CH4排放影响因子及其与产量的相关性分析

3.3.5 双季稻不同种植模式植株固碳

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

3.5 双季稻不同种植模式经济效益研究

3.5.1 粮食生产成本和效益计算方法

3.5.2 双季稻不同种植模式经济效益分析

3.5.3 小结

4 讨论

4.1 不同种植模式对产量和干物质积累的影响

4.2 土壤理化性状、气温变化与农田CO2、CH4排放的关系

4.3 不同种植模式对农田碳排放的影响

4.4 不同种植模式对农田土壤固碳的影响

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

4.6 不同种植模式经济效益对比分析

4.7 不同种植模式综合对比分析

5 主要结论及研究展望

5.1 主要研究结论

5.2 不足之处与研究展望

参考文献

致谢

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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488 kg.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。

著录项

  • 作者

    刘兵;

  • 作者单位

    华中农业大学;

  • 授予单位 华中农业大学;
  • 学科 生态学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 曹凑贵;
  • 年度 2013
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 S511.420.44;
  • 关键词

    双季稻; 种植方式; 碳排放量; 水稻产量;

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