【摘要】：江漢平原地區(qū)每年5-8月份降雨多且量大。由于地勢低洼、過度圍湖造田、湖泊沼澤化和排灌溝渠老化等原因,造成雨水滯留和農(nóng)田地下水位抬高,形成部分澇漬低產(chǎn)農(nóng)田。水稻是江漢平原地區(qū)主要的糧食作物之一,因生育關鍵時期易受澇漬脅迫的影響,導致水稻產(chǎn)量降低,經(jīng)濟效益低,嚴重制約了該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如何優(yōu)化作物種植模式和土地利用方式,在保障作物產(chǎn)量和農(nóng)民經(jīng)濟收入的同時實現(xiàn)資源利用的最大化和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性,對該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究針對澇漬農(nóng)田資源的充分利用問題,以江漢平原常見的三種澇漬農(nóng)田即一般漬害農(nóng)田、一般澇害農(nóng)田和嚴重澇害農(nóng)田為研究對象,根據(jù)當?shù)販�、光等氣候條件和當?shù)靥赜械乃Y源特點,設置了一般漬害“西瓜玉米”模式、一般澇害“稻蝦共作”模式、嚴重澇害薏苡模式等三種新模式,與相同澇漬條件下傳統(tǒng)中稻種植模式進行比較,采用田間原位試驗與室內(nèi)化學試驗相結合的方法,研究江漢平原地區(qū)澇漬農(nóng)田適應性種植模式與傳統(tǒng)模式的農(nóng)作物經(jīng)濟效益,定量分析各模式對農(nóng)田主要溫室氣體(C02、CH4)排放、稻田水質(zhì)和土壤化學特性的影響。主要研究內(nèi)容與結果如下：(1)2013和2014年連續(xù)兩年的田間試驗觀測表明,易澇易漬稻田不同種植模式的稻田水體中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、總氮、正磷酸根鹽和總磷的濃度在作物生長初期濃度較高,在作物生長中后期逐漸降低。一般澇害稻田中2013年稻田養(yǎng)蝦水中銨態(tài)氮、硝氮、總氮的含量均高于相同澇漬條件下的對照(CK2),分別是對照的1.21倍、1.36倍和1.05倍,而正磷酸根鹽和總磷含量均低于同條件下對照(CK2),2014年稻蝦混種(RS)處理水體中硝氮、總氮、正磷酸根鹽、總磷含量均高于同條件下對照,分別是對照的1.04、1.03、1.62和1.22倍,氨氮含量低于對照。表明稻田養(yǎng)蝦有可能提高水體的N、P等營養(yǎng)元素。嚴重澇害稻田中,2013年薏苡(CL)處理的稻田氨氮、總氮、正磷酸根鹽、總磷的濃度都低于CK3,分別是同條件下對照(CK3)的0.87、0.96、0.9和0.95倍,而硝氮有所提高,是對照(CK3)的1.06倍；2014年薏苡處理的稻田水體中氨氮、消氮和總氮濃度均高于CK3,分別是對照(CK3)的1.13、1.21和1.05倍,而正磷酸根鹽和總磷低于CK3,是CK3的0.96和0.94倍。(2)易澇易漬稻田中不同種植模式對稻田pH、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的田間觀測試驗結果表明,兩年中各模式中稻田土壤pH比較穩(wěn)定,作物全生育期間波動范圍為6.80～8.27,新模式與傳統(tǒng)模式pH都沒有顯著差異。三種澇漬稻田中各模式的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮在作物生長周期中表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化規(guī)律,作物生長初期土壤中的氮素含量較高,作物生長中后期逐漸降低,土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量變化范圍為0.72～23.47 mg/kg和0.74～8.34mg/kg.兩年中稻田養(yǎng)蝦和薏苡模式與對照相比變化并不一致,且差異不大,與對照相比西瓜玉米模式能提高土壤氮素營養(yǎng),且2014年達到顯著水平,2013和2014年中西瓜IJ玉米模式的土壤銨態(tài)氮含量分別為3.03 mg/kg和5.20 mg/kg分別是對照的1.04和4.9(p0.05)倍,硝態(tài)氮含量分別為19.20 mg/kg和4.05 mg/kg分別是對照的1.02和1.15倍。(3)不同種植模式對易澇易漬稻田中CO2和CH4影響的田間原位觀測試驗結果表明,2013年和2014年稻田各模式的稻季CH4排放集中在作物移栽至拔節(jié)期,排放量分別占總排放量的49.43-80.96%和52.94～98.20%,2013年與相同澇漬條件下的對照相比,一般漬害稻田西瓜||玉米模式(WM)能減少稻田CH4排放總量,減少幅度達77.16%(P0.05)。一般澇害稻田與對照相比,稻蝦混種模式(RS)有能效減少CH4的排放總量,減少幅度達64.73%(P0.05),嚴重澇害稻田CL處理的CH4排放總量也明顯低于對照,降幅為43.13%(P0.05)。2014三種澇漬稻田新模式與傳統(tǒng)中稻種植模式相比CH4排放總量有所降低,與對照差異不明顯。稻季不同作物的CO2排放高峰在水稻分蘗臨界期至抽穗期,2013和2014年不同模式在水稻分蘗臨界期至抽穗期CO2排放量分別占稻季總排放量的22.01%～37.48%和15.6～65.75%,2013年和2014年西瓜11玉米模式(WM)、稻蝦混種模式(RS)、薏苡模式(CL)均降低了土壤CO2的排放總量,2013年WM處理CO2排放總量均低于CKl下降幅度為54.6%(P0.05),RS處理的C02排放總量均低于CK2,下降幅度為20.84%,CL處理CO2排放總量均低于CK3,下降幅度為58.96%(P0.05),2014年RS處理明顯降低了稻田CO2排放總量,降幅為58.96%(P0.05),WM和CL的土壤CO2排放總量雖然分別低于CK1和CK3,但差異不顯著。(4)對不同種植模式的CH4和CO2的綜合增溫潛勢(GWP)的估算表明,2013年和2014年一般漬害稻田中WM處理稻田GWP分別為15552.8 CO2kg·hm-2和12846.45 CO2kg·hm-2,比對照降低了54.6%(P0.05)和升高了62.0%(P0.05)。一般澇害稻田中RS處理的稻田GWP分別為37978.84 C02kg·hm-2和11928.53 C02kg·hm-2,比對照降低了22.0%和15.0%(P0.05)。嚴重澇害稻田中CL處理稻田GWP為14896.83CO2kg·hm-2和13023.21CO2kg·hm-2,比對照降低了58.7%(P0.05)和14.0%%。(5)兩年的試驗表明,一般漬害稻田、一般澇害稻田和嚴重澇害稻田中新模式的經(jīng)濟效益都高于傳統(tǒng)模式,能有效改善易澇易漬農(nóng)田的作物產(chǎn)量和農(nóng)民收入。一般漬害稻田中2013年西瓜11玉米模式總投入和純收入是20176.5元/hm2和30145.5元/hm2,分別是相同澇漬條件下對照(CK1)的1.6倍和4.2倍,2014年西瓜||玉米模式總投入和純收入為20106.9元/hm2和35592.5元/hm2,分別是對照(CK1)的1.6和3.0倍。一般澇害稻田中2013年稻蝦混作模式(RS)總成本為28805.5元/hm2,是中稻(CK2)的2.3倍,純收入為18310.5元/hrn2是中稻的2.8倍,2014年稻蝦混作模式的投入成木23679.8元/hm2,純收入12567.8元/hm2,分別是CK2的1.9倍和3.1倍。嚴重澇害稻田中2013年薏苡的總成本為14037.5元/hm2,是中稻的1.1倍,純收入9962.5元/hml2,是相同澇漬條件下對照(CK3)的2.6倍。2014年薏苡的總成本14167.5元/hm2,純收入10932.5元/hm2,分別是對照CK3的1.1和1.7倍。
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【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S511;S181

【參考文獻】

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