【摘要】：稻鴨共育技術(shù)運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理,實現(xiàn)動物和植物間的互利共生,是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要舉措。當(dāng)前,已有大量研究報道了稻鴨共育對土壤肥力、溫室氣體排放、水生生物、水稻生長等的影響,然而,結(jié)合溫室氣體排放綜合評估稻鴨復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的研究尚顯薄弱。因此,本研究通過2009~2010兩年的大田試驗,研究了稻鴨共育對稻田土壤和水體營養(yǎng)元素、水生生物、溫室氣體等的影響,并綜合分析了稻鴨共育系統(tǒng)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。本研究結(jié)果為實現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)稻鴨共育顯著改善稻田土壤氧化還原狀況,增強(qiáng)土壤酶活性,增加土壤速效氮含量。稻鴨共育處理較常規(guī)稻作處理提高土壤氧化還原電位(Eh),增幅達(dá)28.8~44.0 mV(P0.05)。與常規(guī)稻作處理相比,稻鴨共育處理使土壤脲酶、脫氫酶、過氧化氫酶與蛋白酶活性分別顯著提高了28.3%~48.3%(P0.05)、27.2%~30.3%(P0.05)、13.3%~156.2%(P0.05)和19.9%~27.6%(P0.05)。稻鴨共育模式下,NH_4~+-N、NO_3~--N和微生物量氮含量分別較常規(guī)稻作提高了32.5%~42.7%(P0.05)、24.6%~26.2%(P0.05)和12.6%~16.7%(P0.05)。(2)稻鴨共育顯著提高田面水溶解氧(Dissolved oxygen,DO)濃度,增加田面水無機(jī)氮和總磷含量,增加了水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險。相對于常規(guī)稻作處理,稻鴨共育處理田面水DO平均含量增加了20.0%~22.0%(P0.05)。在稻鴨共育期間,與常規(guī)稻作處理相比,稻鴨共育處理總氮含量提高81.1%~101.1%(P0.05),總磷含量提高32.7%~41.2%(P0.05),NH_4~+-N含量增加45.4%~80.0%(P0.05),NO_3~--N含量增加11.8%~18.3%(P0.05)。(3)稻鴨共育顯著降低田面水藻類和水生動物種類與生物量,導(dǎo)致稻田水體水生生物多樣性降低。與常規(guī)稻作處理相比,稻鴨共育處理綠藻門與藍(lán)藻門種類顯著降低了21.3%~26.7%(P0.05)與29.9%~32.9%(P0.05),硅藻門、綠藻門與藍(lán)藻門生物量分別下降46.7%~52.9%(P0.05)、27.1%~29.0%(P0.05)與13.6%~47.1%(P0.05),藻類辛普森指數(shù)和香農(nóng)指數(shù)分別降低11.6%~24.5%(P0.05)與9.9%~21.3%(P0.05)。與常規(guī)稻作處理相比,稻鴨共育處理輪蟲生物量、枝角類與橈足類水生生物量和總原生動物生物量分別降低36.1%~48.2%(P0.05)和34.6%~41.0%(P0.05)。相關(guān)性分析表明,硅藻門、藍(lán)藻門、綠藻門的種類數(shù)、生物量均與各種氮、磷營養(yǎng)鹽呈顯著負(fù)相關(guān),裸藻門種類數(shù)、生物量則與所有氮、磷營養(yǎng)鹽呈顯著正相關(guān)。(4)稻鴨共育可影響稻田N_2O和CH_4排放,進(jìn)而影響全球增溫潛勢(Global warming potential,GWP)。與常規(guī)稻作處理相比,稻鴨共育處理N_2O排放量提高6.1~15.5倍(P0.05),CH_4排放量下降32.0%~32.7%(P0.05),GWP顯著降低約28%(P0.05)。稻鴨共育處理較常規(guī)稻作處理增產(chǎn)2.7%~3.6%(P0.05),溫室氣體排放強(qiáng)度(Greenhouse gas intensity,GHGI)顯著下降41.3%~44.8%(P0.05)。結(jié)構(gòu)方程模型分析表明,稻鴨共育主要通過三個過程影響溫室氣體排放。即通過鴨子活動(例如覓食等)抑制水生生物和促進(jìn)土壤與大氣交換,提高田面水DO濃度和土壤Eh;或通過鴨子排泄和活動等行為提高土壤無機(jī)氮;或通過覓食行為抑制水稻無效分蘗,促進(jìn)水稻生長,進(jìn)而影響N_2O和CH_4排放。(5)基于N_2O和CH_4排放的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益分析表明,與常規(guī)稻作處理相比,稻鴨共育處理經(jīng)濟(jì)效益(Economic benefit,EB)顯著提高37.8%~39.2%(P0.05),生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益(Net ecosystem economic benefits,NEEB)提高39.7%~40.8%(P0.05),表明稻鴨共育是一項低碳豐產(chǎn)的稻田種養(yǎng)模式,是符合當(dāng)前國家的“水稻+”綠色高質(zhì)高效生產(chǎn)模式之一。綜上所述,稻鴨共育系統(tǒng)可有效提高土壤與水稻速效養(yǎng)分,改善土壤氧化性,顯著降低CH_4排放,降低綜合溫室潛勢。同時,由于稻鴨共育抑制雜草、藻類與原生動物生長,使得系統(tǒng)資源得到充分利用,提高了水稻產(chǎn)量、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益,因此,稻鴨共育模式是當(dāng)前是水稻綠色生產(chǎn)的重要模式之一,對于確保國家口糧安全、推進(jìn)綠色興農(nóng)、實現(xiàn)質(zhì)量興農(nóng)具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S511;S834
【圖文】：

結(jié)合土壤與田面水養(yǎng)分的變化規(guī)律，探明溫室氣體排放與浮游生物間的關(guān)系，最終分析系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益（圖1-1）。具體研究內(nèi)容如下：（1）稻鴨共育對土壤與田面水養(yǎng)分的影響研究通過對水稻關(guān)鍵生育期的土壤與田面水采樣，分析土壤全氮、全磷、無機(jī) N、有效 P 含量的季節(jié)變化，研究土壤酶活性的變化特征，探究田面水氮磷含量的動態(tài)

試驗期間稻田氣溫的季節(jié)性變化

圖 3-2 不同處理土壤溫度的季節(jié)變化-2 Sesonal changes in soil temperature under differ 年稻鴨共育對稻田土壤溫度沒有顯著影響 ℃，2010 年土溫變化范圍在 24.48℃~30.18

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳世凱;謝平;倪樂意;張琳;;氮磷比對長江中下游地區(qū)淺水湖泊群浮游植物類群的影響（英文）[J];集成技術(shù);2015年06期

2 褚素貞;張乃明;史靜;;云南省設(shè)施土壤過氧化氫酶活性變化趨勢研究[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2015年15期

3 孫文通;張慶陽;馬旭洲;王武;王昂;;不同河蟹放養(yǎng)密度對養(yǎng)蟹稻田水環(huán)境及水稻產(chǎn)量影響的研究[J];上海海洋大學(xué)學(xué)報;2014年03期

4 王昂;王武;馬旭洲;;稻蟹共作模式的發(fā)展歷程和前景展望[J];吉林農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年03期

5 馮尚宗;唐開平;王世偉;趙桂濤;劉啟智;;稻鴨共育生態(tài)栽培模式對有機(jī)水稻生長和產(chǎn)量的影響[J];浙江農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年05期

6 張帆;陳源泉;高旺盛;;“雙季稻-鴨”共生生態(tài)系統(tǒng)稻季磷循環(huán)[J];生態(tài)學(xué)雜志;2012年06期

7 張帆;;“稻鴨共生”養(yǎng)分歸還特征及水稻植株對氮、磷的吸收[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報;2012年03期

8 蔣建斌;陸建學(xué);;海水橈足類的營養(yǎng)及在魚、蝦、蟹幼體培育中的應(yīng)用[J];漁業(yè)信息與戰(zhàn)略;2012年01期

9 張帆;陳源泉;隋鵬;高旺盛;;“雙季稻—鴨”共生生態(tài)系統(tǒng)稻作季節(jié)氮循環(huán)[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2012年01期

10 聶澤宇;梁新強(qiáng);邢波;葉玉適;錢軼超;余昱葳;邊金云;顧佳濤;劉瑾;陳英旭;;基于氮磷比解析太湖苕溪水體營養(yǎng)現(xiàn)狀及應(yīng)對策略[J];生態(tài)學(xué)報;2012年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 霍元子;黃海浮游動物功能群的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2008年

2 劉小燕;稻鴨魚生態(tài)種養(yǎng)對稻田甲烷減排及水稻栽培環(huán)境改善的功能研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 尤國生;稻—鴨共作對山區(qū)水稻田雜草控制效果及增產(chǎn)效應(yīng)的研究[D];浙江農(nóng)林大學(xué);2013年

2 鄭敏;稻鴨共育稻田水體藻類多樣性及其與氮磷相關(guān)性研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

3 趙火華;湖北省稻鴨共育農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式評價[D];石河子大學(xué);2009年

4 張建寧;稻鴨共育對水稻生長發(fā)育及環(huán)境影響的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

本文編號：2787820