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在利用稻鸭互利共生的关系的基础上,将免耕技术引入稻田生态系统,形成稻田免耕养鸭技术新体系。本研究从稻田甲烷排放、土壤理化性质、土壤微生物、土壤酶和水稻植株生长性状等方面对稻田免耕复合系统进行了研究,旨在为评价该系统的生态学功能提供科学依据,为该系统的推广应用提供理论基础。研究结果如下: 1 免耕稻-鸭复合系统稻田甲烷排放特征 1.1免耕稻-鸭复合系统中甲烷的排放规律 1.1.1免耕稻-鸭复合系统稻田甲烷排放日变化规律:免耕稻-鸭复合系统中的甲烷排放通量早晨气温较低,甲烷的排放维持很低的水平,随着温度的升高,甲烷排放量逐渐增大,到12:00~14:00左右出现一个排放高峰,然后再降低,直至凌晨降至最低。NCD(免耕养鸭处理,No-tillage Cast-transplanted with Duck treatment缩写为NCD)处理中田面水溶解氧大大提高,比NCND(免耕不养鸭处理,No-tillage Cast-transplanted without Duck treatment缩写为NCND)和CCND(翻耕不养鸭处理,Conventional-tillage Cast-transplanted without Duck treatment缩写为CCND)提高了38.4%~44.7%,有助于甲烷的氧化。 1.1.2免耕稻-鸭复合系统稻田甲烷排放季节变化规律:湿地生态系统晚稻生长期间甲烷排放通量在分蘖始期较小,分蘖盛期出现一明显的排放高峰,往后随水稻的进一步生长发育而逐渐降低,尤其在水稻孕穗以后,甲烷的排放通量一直维持较低的水平。 NCD与NCND和CCND的稻田甲烷排放通量差异极显著,但NCND和CCND之间差异不显著。在稻田平均甲烷排放通量上表现的趋势为:NCD<NCND<CCND。放鸭后水稻分蘖盛期NCD和NCND的甲烷排放通量分别为23.6mg/m~2·h和30.5mg/m~2·h,养鸭降低了免耕处理中稻田甲烷排放通量的22.5%。分蘖盛期以后两者之间的差异逐渐减少。实行稻田养鸭主要是减少了甲烷排放高峰水稻分蘖盛期的排放通量。 1.2免耕稻-鸭复合系统水稻全生育期甲烷的排放总量:养鸭对稻田甲烷排放高峰 期的控制效果最为明显,在分菜始期-分蕴盛期,NCD比CCND每平方米稻田减 少了4.7239,降低 了40.50,匕N侧D减少的量和降低 的百分比为2.333 g和 25二%。 从晚稻大田生育期甲烷排放量来看,CCND高于NCND和NCD。 1.3兔耕稻-鸭复合系统中土壤氧化还原特性对甲烷排放的影响 1.3川免耕稻-鸭复合系统中土壤氧化还原特性:NCD的氧化还原电位比NCND高 11.6mV。比 CCND高 18.4mV。就还原性物质总量而言,CCND的还原物质总量是 NCD和 NCND的 4.11~12.34倍和 3.26~7.02倍,而且 CCND处理中的亚铁离子 含量明显高于肌D和 NCND。CCND处理的物质还原程度明显比肌D和 NCND的都强。 1.3.2免耕稻-鸭复合系统中土壤氧化还原特性与稻田甲烷排放的关系:免耕养 鸭处理中氧化还原电位与还原物质总量、活性还原物质数量和亚铁离子含量呈极 显著负相关,也和稻田甲烷排放通量呈负相关(相关系数为刁.5232人但没达到 显著水平。 2免耕稻-鸭复合系统中土壤理化性状研究 2.l免耕稻-鸭复合系统中土壤物理性状的变化 试验结果表明,经过一季免耕养鸭,稻田 0~son土层的容重降低了 0.0139/。m’;土壤非毛管孔隙在免耕处理中有所增加,相对 CCND而言,NCD在 0~ scm土层增力 3.13%,在 5~15c。处增力 1.05%。这说明兔耕保护了土壤结构, 有利于土壤中“气”相条件的改善,增加土壤中空气的比例。 2.2兔耕稻-鸭复合系统中土壤化学性状的变化 对兔耕养鸭复合系统土壤的化学性质分析表明,兔耕养鸭能有利于土壤中有 机碳、全氮、碱解氮的提高,但对速效磷和速效钾的影响不明显。 3免耕稻-鸭复合系统土壤微生物数量和微生物量的研究: 3*各处理土壤微生物区系分布:三大类微生物数量在剖面中有明显的上高下低 的分布趋势:特别是0-scm土层,**D处理中各类微生物数量高于同层次的 NCND和 CCND。NCD的剖面分布尽管也是呈现上高下低的格局,但 5-15cm土 层中各微生物数量和总数均大于NCND和CCND处理中同层次的微生物数。三 大类微生物的数量以及微生物总数的大小顺序为:NCD>NCND>CCND。 3.2不同处理对产甲烷细菌数量的影响 n 、.r*3.2*基质的选择:甲醇和乙酸钠为基质的培养管中,产CH4量均高于