论文部分内容阅读
研究稻田温室气体的排放特征对于制定温室气体减排的对策措施具有重要的理论与实践意义,探讨川中丘陵区稻田生态系统环境效应与产量效益平衡的优化管理方式对当地稻田温室气体减排与农业可持续发展具有重要的实践价值。
本文通过静态箱-气相色谱法研究川中丘陵区稻田不同管理方式(施氮肥,秸秆还田和栽培模式)下温室气体(CH4、CO2和N2O)的排放特征及其影响因素,估算了温室气体季节排放总量和稻田碳收支,评估了稻田综合气体调节功能,提出川中丘陵区稻田生态系统产量与环境效益平衡的优化管理方式。论文主要结论如下:
(1)稻田CH4的排放一般存在两个高峰,但强度和时间有所不同。第一个排放高峰出现在水稻生长旺盛的拔节期,第二个排放高峰值出现在成熟期。稻田CO2排放存在一个高峰,出现在水稻旺盛生长的拔节孕穗期。稻田N20排放通量在整个淹水期间偏低甚至存在吸收峰,而在排水晒田期间,N2O排放速率迅速增加。
(2)地下5cm温度和地表温度是影响稻田CH4和CO2排放通量的主要环境因素,地下5cm温度和地表温度分别在19.3℃~26.3℃和18.8℃-28.2℃范围时,CH4和CO2排放通量与二者均呈显著线性正相关关系。人为影响因素中,氮肥施用量增加导致稻田CH4、CO2和N2O的季节排放总量增加;秸秆还田量增加使CH4排放总量增加,N2O排放总量降低。不同栽培模式下,强化栽培的CH4和N2O季节排放总量分别比常规栽培降低了3.01%~28.70%和3.45%~12.50%。
(3)稻田是一个巨大碳汇。适当施用氮肥和秸秆还田促进稻田生态系统固定大气CO2,与不还田比较,5096、100%和200%秸秆还田固定大气CO2-C量分别增加了7.68%,28.06%和4.87%。不同栽培模式下,强化栽培与常规栽培比较固定大气中CO2-C量降低了27.10%~28.37%。
(4)稻田生态系统综合气体调节价值随施氮量的增加而增加;稻田秸秆还田的综合气体调节价值在4375.74~6459.63元·ha-1之间;与不还田比较,10096还田的综合气体调节价值增加了8.05%,而50%和200%还田处理则分别降低了3.50%和26.81%。不同栽培模式下,稻田综合气体调节价值在3901.86~5546.73元·ha-1之间,与常规栽培比较,强化栽培降低了22.58%~29.65%。
(5)通过对稻田生态系统环境与产量指标的综合评估,结果表明,秸秆还田优于常规栽培与强化栽培。秸秆还田量为10620kg·ha-1时环境效益和生产效益协调性最佳;不同栽培模式下,常规栽培与强化覆膜的环境效益和生产效益协调性较好,明显优于强化无膜,但覆膜造成的白色污染问题应予以重视。