增密减氮对稻田温室气体排放及水稻产量的影响

【摘要】温室气体增加所引起的全球气候变暖和平流层臭氧减少等环境问题,正日益受到公众的广泛关注。C02.CH4.N20是三种最主要的温室气体,农田生态系统是它们的重要排放源之一。我国是水稻种植大国,其面积约占全世界的18.8%,来源于稻田的CH4排放约占全国CH4总排放的17.93%。稻田排放的N2O约占我国农田氮肥直接排放N20总量的7-11%。氮肥施用不仅是水稻高产的主要技术措施,也与稻田N20排放直接相关,并通过影响作物群体生长而间接影响稻田CH4排放。可见,通过控制作物群体和施肥管理来实现水稻高产和稻田减排,对我国粮食安全保障和节能减排的意义重大。现有关于密度和氮肥调控对水稻生长影响的相关研究,主要集中在水稻产量和稻谷品质上,对温室气体排放的相关研究尚未见报道。因此,本研究主要以江苏省丹阳市稻田生态系统为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法田间原位同步测定CH4和N20通量,探讨不同增密减氮对稻田温室气体排放和水稻产量的影响。试验以尿素为氮源,常规粳稻宁粳3号和杂交籼稻Y两优302为试验品种。常规高产稻作的种植密度和施肥量为对照,设置四个不同密度和氮肥施用量的配套模式,来探讨不同密度和施肥水平下,温室气体排放和水稻产量变化。拟通过增加密度,减少基蘖肥,来实现水稻高产稳产和稻田减排的目标。主要研究结果如下：不同氮肥密度处理下,稻田CH4的排放的变化趋势基本一致。不同氮肥和密度处理下,宁粳3号稻田的CH4排放均为双峰型,峰值分别出现在分蘖期和抽穗期,CH4排放通量分布在-0.26～68.79mgm.2h-1。Y两优302在移栽后表现为高的CH4排放通量,在生育期内呈现下降趋势,CH4排放通量分布在-1.60～46.62mgm-2h-1。随氮肥减少,密度增加,宁粳3号CH4总排呈降低趋势,最高为常规模式,CH4排放量为495.3kgha-1,Y两优302趋势相反,最高为增密减氮处理2,CH4排放量为489.7kgha-1。不同氮肥密度处理下,稻田cH4的排放强度不同。宁粳3号常规高产模式下单位籽粒CH4排放最高(43.51gkg-1),比四个增密减氮处理(M4,M3,M2,M1)分别高38、34、39、55%。Y两优302在增密减氮处理2下,单位籽粒CH4排放最高(达42.52gkg-1),较常规对照模式高42%。Y两优302单位生物量CH4排放增密减氮模式高于常规模式,而宁粳3号常规模式在生育期内单位生物量CH4排放始终高于增密减氮处理。可见,在增密减氮处理下,宁粳3号CH4的排放强度降低,而Y两优302则表现为升高,这可能与两个品种对氮肥的响应程度不同以及品种的植株生长特性不同有关。随氮肥减少和密度增加,稻田N20排放逐渐减少。Y两优302和宁粳3号在常规模式下N20的排放总量分别为1.98kgha-1和1.35kgha-1.在整个生育期内,宁粳3号和Y两优302N20的排放通量呈波动变化,在施入氮肥后,所有处理和常规模式N20排放均升高。宁粳3号和Y两优302在常规模式和增密减氮处理1N20变化幅度较大,且N20的排放通量一般高于其他增密减氮处理。不同增密减氮处理下,温室气体的总排放量差异显著,但CH4的排放量均超过总排放量的90%。Y两优302温室气体总排放量呈上升趋势,宁粳3号则呈下降趋势。Y两优302在增密减氮处理2下排放量最高,达12295.50kgha-1CO2eq,比常规模式高出近50%。宁粳3号常规模式下温室气体排放最高,排放量高达12461.17kgha-1CO2eq,其他增密减氮处理,其值在7000～9000kgha-1CO2eq之间。宁粳3号在增密减氮处理下单位生产力排放强度降低。不同增密减氮处理对水稻产量影响程度不同。Y两优302产量依次为M1>M3>C>M4>M2,增密减氮处理1产量最高,达804.85kgmu-1,其余四个模式亩产均超过700kgmu-1.宁粳3号常规模式下水稻产量最高,达770.9kgmu-1。随氮肥减少,密度增加,Y两优302有效穗数逐渐升高,宁粳3号有效穗数逐渐降低,与二者的水稻产量变化趋势一致。不同处理下,水稻千粒重和收获指数差异不显著,收获指数维持0.6左右。可能原因是Y两优302和宁粳3号水稻的耐肥能力以及对密度的响应不同。密度的增加弥补因基蘖肥不足而引起的有效分蘖不足,确保Y两优302的水稻产量。
【作者】王晓飞；
【导师】张卫建；
【作者基本信息】南京农业大学，作物，2013，硕士
【关键词】密度；氮肥；CH4排放；N2O排放；产量；

【参考文献】
[1]曾波.在系统逻辑分析仪的电路设计与实现[D].电子科技大学,集成电路工程（专业学位）,2012,硕士.
[2]龚柯菱.全固态高功率板条放大器关键技术的研究[D].北京交通大学,2014.
[3]王振民.钢筋混凝土柱塑性铰长度的计算分析[D].长安大学,结构工程,2013,硕士.
[4]孙煦.广域网环境下支持虚拟集群迁移的内核级虚拟网络[D].吉林大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[5]胡德佳.股票期权激励制度的基本法律问题研究[D].对外经济贸易大学,法律,2004,硕士.
[6]邱会萍.移动无线传感器网络sink移动策略的研究与实现[D].南京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[7]李志宪,杨漫红.安全文化对安全行为的影响模式[J].中国安全科学学报.2001(05)
[8]晏扬帆.基于AODV无线路由协议的研究与性能优化[D].燕山大学,电路与系统,2014,硕士.
[9]李智元.污点证人制度在贿赂犯罪案件侦查中的运用[D].内蒙古大学,法律,2014,硕士.
[10]邹娜.衣服检测与识别技术研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[11]朱燕宾.京津唐地区1334例老年股骨颈骨折流行病学特征分析[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[12]董鹏,张晓良,李光辉,麻卢剑,李鹏举,陈贺璋.ERP生产计划模块的现状、问题及优化研究[J].石油化工应用,2012,10:1-8.
[13]张沿江.带式输送机节能控制系统技术研究[D].西安科技大学,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[14]侯亮.汽车CAN网络中OSEK网络管理机制的研究与实现[D].合肥工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[15]吴凡.基于单样本的人脸识别算法研究[D].重庆大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[16]赵丽玲.Alphasatellite编码的Rep蛋白抑制子活性鉴定及其病害复合体相互关系研究[D].浙江大学,植物病理,2013,硕士.
[17]李灵.一种可独立操纵的平地—楼梯两用轮椅控制系统设计[D].南京理工大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[18]刘国良.三坐标测量机的技术发展及检测标准[J].重型机械科技.2000(02)
[19]李成.OFDM系统中基于神经网络的定位跟踪算法研究[D].西安邮电大学,电路与系统,2013,硕士.
[20]高雨桥.媒介融合视阈下我国平面媒体奥运报道发展研究[D].沈阳体育学院,体育人文社会学,2014,硕士.
[21]孙世雄.非对称电容器电极材料的制备及电化学电容性能的研究[D].兰州理工大学,2014.
[22]洪春梅.菲利普·罗斯小说创伤叙事研究[D].天津师范大学,比较文学与世界文学,2014,博士.
[23]翁建新.环氧树脂/石墨微片复合导电材料的研究[D].华侨大学,材料学,2003,硕士.
[24]贾留谦.民国时期的家庭教育思想研究[D].西南大学,教育史,2014,硕士.
[25]刘鸣.伊斯兰教在元代中国的传播[D].对外经济贸易大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[26]黄祥忠.独立柱基础托换与结构加固技术研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2004,硕士.
[27]程毅.乳化沥青厂拌冷再生混合料设计与施工技术研究[D].山东建筑大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[28]关山.高生物碱含量桑叶品种优选和总生物碱提取工艺研究[D].湖南中医药大学,中药学,2014,硕士.
[29]黄焜.氮氧自由基偶合反应在AB_2型和蝌蚪型共聚物合成中的应用[D].复旦大学,高分子化学与物理,2012,硕士.
[30]吴明涛.汽油发电机自适应电子调速器设计与研究[D].西南大学,农业机械化工程,2013,硕士.
[31]赵淑芳.胃癌中Bmi-1、EZH2的表达与幽门螺杆菌及其L型感染的研究[D].蚌埠医学院,病理学与病理生理学,2013,硕士.
[32]朱颖.半滑舌鳎StAR基因的克隆和表达分析及性别相关基因（FTZ-F1、neurl3）原位杂交分析[D].大连海洋大学,海洋生物学,2014,硕士.
[33]董文婷.手绘图形艺术在网络广告设计中的价值研究[D].浙江工商大学,设计艺术学,2014,硕士.
[34]于媛媛.蔬菜流通主要交易节点的微观经济分析[D].浙江大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[35]马跃渊.医学数据统计分析中MCMC算法的实现与应用[D].第四军医大学,流行病与卫生统计学,2004,硕士.
[36]樊夫.行政强制中的执行罚研究[D].中共江苏省委党校,宪法学与行政法学,2013,硕士.
[37]曹良丹.基于汽车尾气余热的TPV系统设计和性能分析[D].哈尔滨工业大学,动力工程,2013,硕士.
[38]王同和.全国天然气勘探学术讨论会在杭州召开[J].石油地球物理勘探,1989,01:110.
[39]洪伟,吴承祯,蓝斌.邻体干扰指数通用模型及其应用[J].植物生态学报,1997,02:54-59.
[40]张伟.运用超声流量技术检测新生儿潮气呼吸肺功能的研究[D].遵义医学院,儿科学,2014,硕士.
[41]韩晓川.宽带环行器与高性能滤波器的仿真与制备[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[42]朱武.我国城市生活垃圾管理立法的完善[D].兰州大学,法律,2012,硕士.
[43]邹婧.论我国证券投资基金持有人权益保护的完善[D].江西财经大学,经济法学,2013,硕士.
[44]刘蓉蓉.DNA序列模体识别问题的迭代算法[D].大连理工大学,计算数学,2013,硕士.
[45]陈曦.从显性和隐性衔接机制分析卡梅伦政治演讲中的连贯性[D].山西财经大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[46]杨敏.我国信贷波动对银行流动性风险的影响研究[D].西南民族大学,金融学,2014,硕士.
[47]邢东山,沈钧毅,宋擒豹.从Web日志中挖掘用户浏览偏爱路径[J].计算机学报,2003,11:1518-1523.
[48]段光君.基于EVA的山东上市公司价值创造能力研究[D].山东财经大学,金融学,2012,硕士.
[49]文桂琴.食品安全事故民事赔偿责任研究[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[50]姚逢昌,刘雯林,梁青,韩文杰.横向预测技术在储层研究中的应用[J].石油地球物理勘探,1991,01:24-35+128.