本文關(guān)鍵詞：華北平原不同輪作模式節(jié)水減排效果評(píng)價(jià)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：華北平原糧食生產(chǎn)高投入高產(chǎn)出導(dǎo)致了巨大的資源環(huán)境壓力和生態(tài)代價(jià)。傳統(tǒng)麥玉兩熟制所導(dǎo)致的地下水位日趨下降、農(nóng)田溫室氣體排放加劇和經(jīng)濟(jì)效益低下等都嚴(yán)重威脅著農(nóng)田生態(tài)健康與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。針對(duì)這些問題,于2003年在中科院欒城試驗(yàn)站開展了替代輪作種植模式的田間定位研究,具體模式包括：①糧棉薯模式(甘薯→棉花→甘薯→冬小麥-夏玉米)；②糧棉油模式(黑麥草-棉花→花生→冬小麥-夏玉米)；③糧油模式(花生→冬小麥-夏玉米)；④麥玉模式：(冬小麥-夏玉米)(對(duì)照)⑤棉花連作模式(對(duì)照)�；�2003-2014年共12年的試驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合土壤水量平衡模型,對(duì)不同種植模式的農(nóng)田水分消耗特征,周年地下水凈消耗量及對(duì)地下水位的影響、經(jīng)濟(jì)水分利用效率等節(jié)水效益以及輪作節(jié)水機(jī)理進(jìn)行了深入探討,并利用“農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡”方法,評(píng)價(jià)了不同種植模式的固碳減排效果。主要研究結(jié)論如下： (1)合理的替代輪作模式有明顯節(jié)水效果。5種種植模式年均周年耗水量由大到小依次為麥玉模式(724.5mm)糧棉油模式(647.4mm)糧油模式(615.0mm)糧棉薯模式(560.6mm)棉花連作模式(522.5mm)。與麥玉模式相比,糧棉薯模式、糧油模式、糧棉油模式分別節(jié)水22.6%、15.1%和10.6%,糧棉薯模式為最具節(jié)水潛力的輪作制度。 (2)不同作物輪作產(chǎn)生了土壤水分的時(shí)空互補(bǔ)。①上茬生育期降水與需水耦合度高的作物(如棉花、花生、甘薯等)可為下茬作物冬小麥提高良好的水分條件,達(dá)到時(shí)間上的土壤水分互補(bǔ)。②與麥玉模式相比,糧油模式、糧棉油模式、糧棉薯模式的周年灌溉量分別減少90mm、45mm、116mmm,三種模式0-120cm土壤貯水量變化與麥玉模式無明顯差異,但120-180cm土層土壤貯水量變幅較小且高于麥玉模式,故與耗水層次淺的作物輪作,可為冬小麥等后茬深根作物的生長提供良好的水分環(huán)境,實(shí)現(xiàn)空間上的土壤水分互補(bǔ)。 (3)合理的替代輪作模式可有效緩解地下水位的下降。5種種植模式導(dǎo)致的年均地位水位下降量從大到小依次為：麥玉模式(1.20myr-1)糧棉油模式(0.84myr1)糧油模式(0.70myr1)糧棉薯模式≈棉花連作模式(0.40m yr-1)。麥玉模式導(dǎo)致的年均地下水位變化值分別是糧棉油模式、糧油模式、糧棉薯模式的1.4倍、1.7倍和3倍。在兼顧糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、飼料作物情況下,糧棉薯模式導(dǎo)致的地下水位累積下降量最低。若近10年來,用糧棉薯模式全部替代傳統(tǒng)高耗水的麥玉模式,可節(jié)約7m的地下水資源。 (4)合理的替代輪作模式能有效降低農(nóng)田碳足跡。5種種植模式的單位面積、單位生物量、單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值碳足跡的評(píng)價(jià)結(jié)果均顯示為：麥玉模式糧油模式糧棉油模式糧棉薯模式≈棉花連作模式。糧棉薯模式具有最低的單位面積碳足跡、單位生物量碳足跡、單.位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值碳足跡,分別為3971.45kg CO2eq hm-2yr-1,0.24kg CO2eq kg-1yr-1,0.22kg CO2eq￥-1yr-1,分別為麥玉模式相應(yīng)值的30.6%、26.7%和21.4%。因此,在華北平原發(fā)展多樣化的種植制度是該地區(qū)節(jié)能減排,發(fā)展農(nóng)業(yè)的清潔能源生產(chǎn)的最主要途徑。 (5)合理的替代輪作模式具有更高經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)水分利用效率。糧棉薯模式的年均經(jīng)濟(jì)效益最高,為麥玉模式的2.4倍；糧棉油、糧油及棉花連作模式的經(jīng)濟(jì)效益分別為麥玉模式的1.6倍、1.4倍和1.3倍。5種種植模式輪作周期內(nèi)的年均經(jīng)濟(jì)水分利用效率由高到低依次為糧棉薯模式(11.0￥m-3)糧糧油模式(8.5￥m-3)糧油模式(7.3￥m-3)麥玉模式(5.5￥m-3)≈棉花連作模式(5.2￥m-3)。發(fā)展多樣化的輪作模式可有效提高單位水分消耗的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。 在華北平原發(fā)展科學(xué)的輪作替代種植模式是緩解地下水位迅速下降、促進(jìn)該地區(qū)種植業(yè)節(jié)能減排、增加農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)又可適度保證糧食生產(chǎn)量的重要途徑之一。
【關(guān)鍵詞】：華北平原 輪作種植模式 地下水位 節(jié)水效率 碳足跡 經(jīng)濟(jì)效益
【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)】：S344.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 圖表目錄10-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展14-27
• 1.3 總結(jié)與研究不足27
• 1.4 本研究切入點(diǎn)及研究意義27-28
• 第二章 研究方案28-38
• 2.1 研究區(qū)域概況28-32
• 2.2 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容與技術(shù)路線32-34
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)34-35
• 2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方法35
• 2.5 土壤水分含量的計(jì)算方法35-36
• 2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析36-38
• 第三章 不同種植模式的農(nóng)田水分利用分析38-80
• 3.1 農(nóng)田水量平衡模型介紹及適應(yīng)性驗(yàn)證38-41
• 3.2 不同種植模式水分消耗特征分析41-47
• 3.3 不同種植模式農(nóng)田水量平衡構(gòu)成比較分析47-65
• 3.4 不同種植模式作物間土壤水分補(bǔ)償特征分析65-77
• 3.5 小結(jié)77-80
• 第四章 不同種植模式對(duì)地下水位的影響分析80-92
• 4.1 地下水位年際變化特征80-81
• 4.2 地下水位下降的計(jì)算方法81-84
• 4.3 主要作物凈地下水消耗及農(nóng)田節(jié)水啟示84-88
• 4.4 不同種植模式對(duì)地下水位的影響88-90
• 4.5 小結(jié)90-92
• 第五章 不同種植模式的碳足跡評(píng)價(jià)92-104
• 5.1 碳足跡概念及計(jì)算方法92-93
• 5.2 不同種植模式的碳足跡比較分析93-102
• 5.3 小結(jié)102-104
• 第六章 不同種植模式的經(jīng)濟(jì)效益及經(jīng)濟(jì)水分利用效率分析104-114
• 6.1 不同種植模式的生產(chǎn)力及經(jīng)濟(jì)效益分析104-108
• 6.2 不同種植模式的經(jīng)濟(jì)水分利用效率比較分析108-112
• 6.3 小結(jié)112-114
• 第七章 結(jié)論與討論114-122
• 7.1 結(jié)論114-115
• 7.2 研究創(chuàng)新點(diǎn)115-116
• 7.3 討論116-119
• 7.4 未來研究展望119-122
• 參考文獻(xiàn)122-138
• 附錄138-148
• 致謝148-150
• 個(gè)人簡介150-151

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：華北平原不同輪作模式節(jié)水減排效果評(píng)價(jià)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：446247