本文關(guān)鍵詞：增密減氮對(duì)東北水稻產(chǎn)量和氮肥效率及溫室氣體排放的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水稻是我國(guó)最主要的口糧作物,在糧食需求不斷增加、全球變暖、資源短缺、環(huán)境污染等問(wèn)題的多重挑戰(zhàn)下,水稻單產(chǎn)的持續(xù)增長(zhǎng)是確保國(guó)家糧食安全的根本出路。中國(guó)是世界上碳排放總量最高的國(guó)家,稻田是溫室氣體甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)的重要排放源,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,創(chuàng)建高產(chǎn)低碳稻作新技術(shù),符合國(guó)家“確�？诩Z絕對(duì)安全”的戰(zhàn)略需求,以及“資源高效與環(huán)境友好型”的農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型方向,對(duì)我國(guó)保障糧食安全和應(yīng)對(duì)氣候變化具有重要意義。近年來(lái)由于農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力成本快速上升,人工插秧?xiàng)l件下水稻種植趨于稀植化;另外,由于機(jī)具設(shè)計(jì)及農(nóng)機(jī)農(nóng)藝銜接問(wèn)題,機(jī)插秧的密度也偏低。稀植條件下,為了促進(jìn)水稻分蘗,我國(guó)稻田前期過(guò)量施氮十分普遍。然而,最近相關(guān)研究表明,在低密度下前期施用大量氮肥,不僅存在后期倒伏早衰的減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn),而且前期肥料利用率低,導(dǎo)致非常嚴(yán)重的環(huán)境污染和稻田溫室氣體排放增加等問(wèn)題。因此,在前人的研究基礎(chǔ)上,通過(guò)總結(jié)歸納,我們提出了增加密度、減少基蘗肥、保證穗肥的“增密減氮”稻作模式。東北是我國(guó)最重要的稻作區(qū)之一,2013年?yáng)|北三省水稻種植面積和總產(chǎn)量分別占全國(guó)的15.0%和16.2%。目前東北地區(qū)水稻稀植高氮栽培較為普遍,由此導(dǎo)致一定的減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。為此,本研究在位于東北單季稻區(qū)的遼寧省沈陽(yáng)市,于2012和2013年進(jìn)行不同品種的增密減氮模式試驗(yàn),以常規(guī)高產(chǎn)模式(CK)為對(duì)照,設(shè)置4個(gè)不同增密減氮幅度的稻作模式(DR),以全面比較分析增密減氮措施對(duì)水稻產(chǎn)量、氮肥效率和稻田溫室氣體排放的影響,探尋水稻高產(chǎn)、氮肥高效與環(huán)境友好的增密減氮稻作優(yōu)化模式。同時(shí)在2013年設(shè)置種植密度和基蘗肥施氮量的兩因素試驗(yàn),以進(jìn)一步探討增密減氮模式的效用機(jī)制,擬為我國(guó)東北水稻高產(chǎn)、資源高效和環(huán)境友好的稻作新模式創(chuàng)建提供理論與技術(shù)支撐。主要研究結(jié)果如下:1、適度增密減氮可獲得與CK相當(dāng)甚至更高的水稻單產(chǎn)。在基本苗提高和基蘗肥施氮量減少各30%左右(DR1和DR2)下,水稻產(chǎn)量可達(dá)CK的97.2%~107.4%。與CK相比,DR1和DR2雖然會(huì)小幅降低穗數(shù),但提高了結(jié)實(shí)率和千粒重,且穗粒數(shù)差異不顯著,因此可保持產(chǎn)量穩(wěn)定甚至提高。但是,增密減氮幅度過(guò)高,將顯著降低穗數(shù),導(dǎo)致減產(chǎn)。密度與施肥的兩因素試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),增密可以部分彌補(bǔ)減氮所引起的穗數(shù)減少,但不影響穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率,所以穩(wěn)產(chǎn);而在常規(guī)氮處理下,增密雖然可增加穗數(shù),但會(huì)降低穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率,因此不增加單產(chǎn)。2、適度增密減氮可以提高水稻群體質(zhì)量,提高物質(zhì)生產(chǎn)效率。與CK相比,DR1和DR2可獲得較高的葉面積指數(shù)和地上部生物量,并提高了成穗率和粒葉比,且不影響葉片SPAD值,改善了群體質(zhì)量,提高了收獲指數(shù)。與常規(guī)密度相比,增密可提高減氮處理的群體莖蘗數(shù)、葉面積指數(shù)和地上部生物量,保證了群體的大小。與常規(guī)氮處理相比,減氮可降低各密度處理的高峰苗數(shù),并提高群體成穗率和粒葉比,使得群體結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化。3、適度增密減氮可以提高氮肥利用效率。與CK相比,DR1和DR2提高了產(chǎn)量,同時(shí)大幅度降低了氮肥用量,因此顯著提高水稻氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力,實(shí)現(xiàn)了水稻高產(chǎn)與資源高效的協(xié)調(diào)。與CK相比,增密減氮模式還顯著提高水稻氮素回收效率,并降低土壤NH4-N和NO3-N濃度,減少了氮素的流失;同時(shí)也提高了植株氮素收獲指數(shù)、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和籽粒生產(chǎn)效率。由于減少了前期氮肥用量,增密減氮模式顯著降低了分蘗期植株氮含量和氮積累量。相同的穗肥施入后,增密減氮模式植株氮含量和氮積累量仍然小于CK,但下降幅度較分蘗期明顯縮小。增密減氮模式對(duì)穗和葉的氮含量和氮積累量的影響小于莖。與常規(guī)密度相比,增密在減氮處理下可以增產(chǎn),并促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收,因此可提高氮肥利用效率。與常規(guī)氮處理相比,減少基蘗肥施氮量,間接增加了穗肥比重,也利于氮肥利用效率的提高。4、增密減氮模式不影響水稻生長(zhǎng)季稻田CH4和N2O排放動(dòng)態(tài)。與CK相比,增密減氮模式趨于降低稻田CH4排放,且顯著降低稻田N2O排放。密度與氮肥兩因子試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),密度對(duì)稻田CH4和N2O排放的影響不顯著。但是,與常規(guī)氮處理相比,減氮趨于降低稻田CH4排放,且顯著降低稻田N2O排放。CH4是稻田溫室效應(yīng)的主要貢獻(xiàn)者,占稻田溫室氣體排放總量(GWP)的92.7%~98.8%,因此,增密減氮模式導(dǎo)致稻田GWP的下降。增密和減氮對(duì)GWP的影響和CH4類似。與CK相比,DR1和DR2單位產(chǎn)量GWP下降7.0%~17.0%;而增密減氮幅度過(guò)高,由于產(chǎn)量下降,會(huì)導(dǎo)致單位產(chǎn)量GWP的上升。與常規(guī)密度相比,增密對(duì)單位產(chǎn)量GWP無(wú)顯著影響。與常規(guī)氮處理相比,減氮導(dǎo)致單位產(chǎn)量GWP的顯著下降。5、密度和氮肥主要通過(guò)調(diào)控水稻地下過(guò)程來(lái)影響溫室氣體排放。與常規(guī)密度相比,增密趨于提高水稻根系生物量,但對(duì)根際土壤可溶性碳、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度的影響不顯著,同時(shí)也不影響根際土壤CH4產(chǎn)生潛力和氧化潛力。與常規(guī)氮處理相比,減氮顯著降低各時(shí)期根系生物量和土壤可溶性碳濃度,并顯著降低抽穗前的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度,但不影響抽穗后的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度。減氮只顯著降低CH4排放高峰時(shí)期的土壤CH4產(chǎn)生潛力,而不顯著影響其他時(shí)期的土壤CH4產(chǎn)生潛力和各時(shí)期的土壤CH4氧化潛力,所以減氮導(dǎo)致CH4排放的下降。綜合來(lái)看,增密對(duì)稻田CH4排放的影響很小,減氮是增密減氮模式降低CH4排放的主要原因。與常規(guī)氮處理相比,減氮會(huì)導(dǎo)致根際土壤NH4-N和NO3-N濃度的下降,進(jìn)而減少硝化和反硝化細(xì)菌的氮素供應(yīng),因此增密減氮模式顯著降低N2O排放。6、增密減氮稻作利于水稻豐產(chǎn)和稻田減排。稻田CH4排放占水稻生長(zhǎng)季碳足跡的56.1%~91.6%,是東北單季稻區(qū)水稻碳足跡的第一大來(lái)源,氮肥投入和灌溉用電所導(dǎo)致的間接碳排放也是水稻碳足跡的重要來(lái)源。因此,降低稻田生產(chǎn)碳排放要以降低稻田CH4排放為主,同時(shí)減少氮肥使用,并采用節(jié)水灌溉。與CK相比,增密減氮模式降低水稻碳足跡,其主要原因是減氮降低了稻田溫室氣體排放和化肥氮施用導(dǎo)致的間接碳排放,而增密對(duì)碳足跡無(wú)顯著影響。所有模式中,DR1和DR2的碳排放強(qiáng)度最低,比CK分別下降8.5%和12.4%。綜上所述,在東北目前的高產(chǎn)栽培水平下,基本苗提高和基蘗肥施氮量減少各30%左右,可實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)、氮肥高效和溫室氣體減排的兼顧。
【關(guān)鍵詞】：糧食安全 水稻 種植密度 氮肥運(yùn)籌 溫室氣體
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S511
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• abstract8-15
• 第一章 引言15-31
• 1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-29
• 1.1.1 水稻高產(chǎn)栽培研究15-17
• 1.1.2 種植密度和氮肥管理對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響17-20
• 1.1.3 種植密度和氮肥管理對(duì)水稻氮肥利用效率的影響20-22
• 1.1.4 稻田溫室氣體排放研究22-24
• 1.1.5 種植密度和氮肥管理對(duì)稻田溫室氣體排放的影響24-27
• 1.1.6 水稻碳足跡和低碳稻作技術(shù)27-29
• 1.2 研究目的和意義29
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容29-30
• 1.4 技術(shù)路線30-31
• 第二章 增密減氮對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響31-42
• 2.1 材料方法31-34
• 2.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)31-33
• 2.1.2 測(cè)定內(nèi)容和方法33
• 2.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析33-34
• 2.2 結(jié)果與分析34-38
• 2.2.1 葉面積指數(shù)和地上部生物量34-35
• 2.2.2 群體結(jié)構(gòu)35-37
• 2.2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成37-38
• 2.3 討論38-41
• 2.3.1 增密減氮對(duì)水稻群體質(zhì)量的影響38-40
• 2.3.2 增密減氮對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成和產(chǎn)量的影響40-41
• 2.4 小結(jié)41-42
• 第三章 增密減氮對(duì)水稻氮素吸收和利用效率的影響42-52
• 3.1 材料方法43
• 3.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)43
• 3.1.2 測(cè)定內(nèi)容和方法43
• 3.1.3 氮肥利用效率計(jì)算方法43
• 3.1.4 數(shù)據(jù)處理與分析43
• 3.2 結(jié)果與分析43-49
• 3.2.1 氮素含量43-45
• 3.2.2 氮素積累量45-47
• 3.2.3 氮肥利用效率47-49
• 3.3 討論49-51
• 3.3.1 增密減氮對(duì)水稻氮素含量和氮素積累的影響49-50
• 3.3.2 增密減氮對(duì)水稻氮肥利用效率的影響50-51
• 3.4 小結(jié)51-52
• 第四章 增密減氮對(duì)稻田CH_4和N_2O排放的影響52-63
• 4.1 材料方法52-54
• 4.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)52-53
• 4.1.2 測(cè)定內(nèi)容和方法53-54
• 4.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析54
• 4.2 結(jié)果與分析54-59
• 4.2.1 CH4排放動(dòng)態(tài)54
• 4.2.2 N2O排放動(dòng)態(tài)54-55
• 4.2.3 不同生長(zhǎng)階段CH_4和N_2O排放量55-57
• 4.2.4 GWP和單位產(chǎn)量GWP57-59
• 4.3 討論59-62
• 4.3.1 稻田CH_4排放通量的季節(jié)變化59
• 4.3.2 稻田N_2O排放通量的季節(jié)變化59-60
• 4.3.3 增密減氮對(duì)稻田CH_4排放量的影響60-61
• 4.3.4 增密減氮對(duì)稻田N_2O排放量的影響61
• 4.3.5 增密減氮對(duì)稻田GWP和單位產(chǎn)量GWP的影響61-62
• 4.4 小結(jié)62-63
• 第五章 增密減氮對(duì)稻田溫室氣體排放的影響機(jī)制63-73
• 5.1 材料方法63-65
• 5.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)63
• 5.1.2 測(cè)定內(nèi)容和方法63-65
• 5.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析65
• 5.2 結(jié)果與分析65-69
• 5.2.1 根系特征65
• 5.2.2 土壤可溶性碳與銨態(tài)氮和硝態(tài)氮65-67
• 5.2.3 土壤CH_4產(chǎn)生潛力和氧化潛力與CH_4濃度67-69
• 5.3 討論69-72
• 5.3.1 增密減氮對(duì)根系特征的影響69-70
• 5.3.2 土壤可溶性碳氮、CH_4產(chǎn)生和氧化能力的動(dòng)態(tài)變化70-71
• 5.3.3 增密減氮對(duì)土壤可溶性碳氮、CH_4產(chǎn)生和氧化的影響71-72
• 5.4 小結(jié)72-73
• 第六章 增密減氮對(duì)水稻生產(chǎn)碳足跡的影響73-78
• 6.1 材料方法73-74
• 6.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)73
• 6.1.2 測(cè)定內(nèi)容和方法73-74
• 6.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析74
• 6.2 結(jié)果與分析74-76
• 6.2.1 碳足跡結(jié)構(gòu)74-75
• 6.2.2 碳足跡和碳排放強(qiáng)度75-76
• 6.3 討論76-77
• 6.4 小結(jié)77-78
• 第七章 全文討論和結(jié)論78-84
• 7.1 全文討論78-81
• 7.1.1 增密減氮對(duì)水稻產(chǎn)量和氮肥效率的影響78-79
• 7.1.2 增密減氮對(duì)稻田溫室氣體排放的影響79-81
• 7.1.3 增密減氮對(duì)水稻碳足跡的影響81
• 7.2 全文結(jié)論81-82
• 7.3 創(chuàng)新點(diǎn)82-83
• 7.4 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-103
• 致謝103-104
• 作者簡(jiǎn)歷104

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 蔡昆爭(zhēng);段舜山;駱世明;;種植密度對(duì)水稻根系及地上部生理特性和產(chǎn)量構(gòu)成的影響[A];作物科學(xué)研究理論與實(shí)踐——'2000作物科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)文集[C];2001年

  本文關(guān)鍵詞：增密減氮對(duì)東北水稻產(chǎn)量和氮肥效率及溫室氣體排放的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：284237