本文關(guān)鍵詞：我國水稻高產(chǎn)高效的實(shí)現(xiàn)途徑研究　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：水稻是我國主要的糧食作物之一,我國有60%以上的人以大米為主食。而近些年,由于我國水稻單產(chǎn)增加緩慢,部分地區(qū)出現(xiàn)產(chǎn)量增長停滯的現(xiàn)象,因此,未來我國的水稻產(chǎn)量能否滿足日益增長的人口需求,成為我國乃至世界糧食安全問題中尤為重要的一部分。而更大的挑戰(zhàn)是：如何在現(xiàn)有甚至減少的種植面積下大幅度提高單產(chǎn),同時(shí)提高養(yǎng)分資源(尤其是氮效率),從而減少對(duì)環(huán)境的影響。本研究主要以我國南方的早稻和晚稻,長江流域的單季稻為研究對(duì)象,基于田間試驗(yàn)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù),重點(diǎn)研究了稻作類型、土壤基礎(chǔ)地力以及管理技術(shù)對(duì)水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量差和氮肥效率差、水稻生長季節(jié)溫室氣體排放(CH4和N2O)以及這兩個(gè)氣體的全球凈增溫潛勢(shì)值(GWP)和溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI)的交互影響作用,進(jìn)一步將田間尺度的研究結(jié)果外推到國家尺度,評(píng)價(jià)不同發(fā)展策略對(duì)稻作系統(tǒng)的總產(chǎn)量,氮肥總消費(fèi)量和溫室氣體總排放量的影響。主要研究結(jié)果如下： (1)當(dāng)前生產(chǎn)條件下,南方雙季稻的總氮素(包括化學(xué)氮肥、有機(jī)肥、濕沉降、灌溉氮和生物固氮)投入平均為443.5kg N ha-1,南方單季稻和北方寒地水稻分別平均為297.0kg N ha-1和215.3kg N ha-1。不同稻作類型的化學(xué)氮肥投入量占總氮素投入的百分比分別為南方雙季稻75.0%,南方單季稻68.2%和北方寒地水稻69.7%；作物吸收來自化學(xué)氮肥的氮素和氮肥環(huán)境損失率分別為：南方雙季稻34.8%和32.1%、南方單季稻43.4%和33.5%、寒地水稻42.1%和36.3%；各稻作類型的化學(xué)氮肥土壤殘留率分別為：南方雙季稻33.1%、南方單季稻23.1%和北方寒地水稻21.7%；我國主要稻作類型的稻田土壤基礎(chǔ)地力分布不同。南方早稻和晚稻低、中、高的土壤基礎(chǔ)地力等級(jí)的稻田面積分別占總面積的21.5%和21.3%、57.8%和65.6%、20.7%和13.1%；長江流域的單季稻低、中、高的土壤基礎(chǔ)地力等級(jí)的面積分別占總的單季稻面積的16.7%、76.2%和7.1%。 (2)我國稻作體系農(nóng)民地塊的產(chǎn)量(產(chǎn)量差)和氮肥效率(效率差)存在較大的差異。稻田土壤基礎(chǔ)地力、最佳作物管理技術(shù)和氣候條件對(duì)于不同產(chǎn)量水平農(nóng)民地塊的產(chǎn)量差和效率差的貢獻(xiàn)不同：土壤基礎(chǔ)地力可以解釋三種稻作類型的高、中、低農(nóng)民地塊的產(chǎn)量差和效率差分別為19.4%和43.0%、26.6%和44.2%、36.4%和51.3%；而最佳作物管理技術(shù)則分別為47.7%和36.9%、35.9%和37.4%、30.5%和39.2%；氣候條件、沒有考慮的技術(shù)以及其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素可能主要決定不能被土壤基礎(chǔ)地力和管理技術(shù)解釋的產(chǎn)量差和效率差部分。農(nóng)民地塊的產(chǎn)量越低,土壤基礎(chǔ)地力對(duì)產(chǎn)量的影響越大,而土壤基礎(chǔ)地力對(duì)不同農(nóng)民地塊條件下的效率差影響不明顯。 (3)土壤基礎(chǔ)地力、作物管理技術(shù)以及稻作類型對(duì)溫室氣體的排放產(chǎn)生復(fù)雜的交互影響作用。盡管最佳作物管理技術(shù)(主要包括優(yōu)化氮肥,節(jié)水灌溉和增加栽插密度)增加N2O的排放,但是最佳作物管理技術(shù)也顯著減少CH4排放,因此最佳作物管理技術(shù)能比農(nóng)民傳統(tǒng)技術(shù)減少GWP和GHGI;隨著稻田基礎(chǔ)地力的增加,GWP表現(xiàn)出增加的趨勢(shì),但是,GHGI隨土壤基礎(chǔ)地力的增加表現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)。CH4、GWP和GHGI在稻作類型之間,表現(xiàn)出類似的趨勢(shì)：晚稻早稻單季稻 (4)未來我國水稻體系的農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)取決于農(nóng)業(yè)發(fā)展策略的選擇。與農(nóng)民傳統(tǒng)技術(shù)相比,采用最佳作物管理模式,水稻總產(chǎn)量增加1692萬噸(10.0%),氮肥總消費(fèi)量和水稻生長季節(jié)溫室氣體(CH4和N2O)的總排放量分別減少96萬噸(20.0%)和1486萬噸二氧化碳當(dāng)量(8.7%)。采用目前農(nóng)民傳統(tǒng)技術(shù),將中低土壤基礎(chǔ)地力增加1500kg ha-1,可以實(shí)現(xiàn)水稻總產(chǎn)量增加1605萬噸(9.5%)和氮肥總消費(fèi)量減少1萬噸(0.1%),但是溫室氣體將增加253萬噸二氧化碳當(dāng)量(1.5%)；采用最佳作物管理技術(shù)和中低土壤基礎(chǔ)地力增加1500kg ha-1的策略,可以實(shí)現(xiàn)水稻總產(chǎn)量增加18.1%,基本滿足2030年我國對(duì)水稻生產(chǎn)的需求,同時(shí)氮肥總消費(fèi)量和溫室氣體效應(yīng)分別減少22.1%和7.3%。不同稻作類型對(duì)于水稻體系總產(chǎn)量和環(huán)境效應(yīng)的貢獻(xiàn)不同,無論在何種情景模式下,單季稻對(duì)水稻總產(chǎn)量的提高做出主要的貢獻(xiàn),而雙季稻特別是晚稻,則對(duì)溫室氣體減排有更大的貢獻(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S511

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1325728