本文關鍵詞：江漢平原澇漬地不同種植模式對溫室氣體排放及土壤質(zhì)量影響的研究

  更多相關文章： 土地利用方式 溫室氣體 江漢平原 澇漬 稻蝦模式 土壤質(zhì)量

【摘要】：溫室氣體排放是導致全球變暖的重要原因,其中有很大一部分溫室氣體來源于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。稻田排灌進程、干濕交替活動、施肥管理、覆蓋類型改變等因素都能促使田間溫室氣體排放特性產(chǎn)生變化。江漢平原地區(qū)長期遭受不同程度澇漬災害困擾,本文針對三種澇漬水平,提出相關避災減災的新型種植模式,著重探討種植模式調(diào)整對該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的影響。本研究在長江大學農(nóng)學院研究基地設置試驗小區(qū),以一般漬害、一般澇害和嚴重澇害稻田為研究對象,依次設置“西瓜I玉米”套作,“稻蝦”共作和“意苡”單作模式,分別與同條件下的中稻單作模式進行比較。采用靜態(tài)箱-氣相色譜法對夏季田間CH4和N20排放進行長期連續(xù)的原位監(jiān)測,基于實測值估算了稻季不同模式的溫室氣體排放總量,并對其溫室效應做出了綜合評估。探討了影響因子與溫室氣體排放通量的關系,運用主成分分析法,構(gòu)建并論證了江漢平原地區(qū)夏季農(nóng)田在不同澇漬水平下溫室氣體排放特征的經(jīng)驗模型。此外,研究了不同時間尺度稻蝦復合種養(yǎng)模式對耕層土壤健康狀況的影響。取得的主要結(jié)論有：(1)于2014年和2015年分別研究設計了旱田、水田、旱改水3種土地利用方式下稻季田間甲烷(CH4)排放監(jiān)測試驗。結(jié)果表明,溫度和水分是不同土地利用方式下稻季CH4排放差異的主要影響因素,土壤硝態(tài)氮含量和pH對CH4排放具有重要影響。不同土地利用方式下稻季CH4排放差異主要集中于作物生長前期。水稻有效分蘗末期至成熟期CH4累積排放量僅占全生育期排放總量的9.5%-54%。水田利用方式下稻季CH4的平均排放速率和季節(jié)排放總量均顯著高于旱田和旱改水,旱田和旱改水利用方式下差異不顯著；2014年度水稻生長季不同土地利用方式下土壤排放的CH4總量均表現(xiàn)為水田(120.7kg·hm-2)旱改水(13.1 k·hm-2)旱田(1.56 kg·hm-2),2015年度各處理的表現(xiàn)與2014年度相似,具體為水田(156kg·hm-2)旱改水(22kg·-hm-2)旱田(17kg·-hm-2)。研究表明,長期旱改水利用方式下土壤CH4排放特性有待進一步探討。(2)不同種植模式下夏季農(nóng)田C02排放通量均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,CH4排放峰值主要出現(xiàn)在作物生育前期,水稻移栽至有效分蘗末期CH4累積排放量占全生育期排放總量的40.5%～62.3%,而N20在水稻烤田期和成熟期均有明顯排放。不同澇漬條件下種植模式的改變對稻季田間溫室氣體的排放有顯著影響,與傳統(tǒng)中稻單作模式相比,西瓜I玉米套作、稻蝦混作和薏苡單作均顯著降低田間CO2和CH4的季節(jié)排放總量；此外,稻蝦混作和薏苡單作顯著提高N20排放總量,而西瓜|玉米降低N2O排放量,但差異不顯著。三種澇漬水平下,新型種植模式的綜合增溫潛勢均顯著低于同條件下的傳統(tǒng)模式,西瓜I玉米套作、稻蝦混作和薏苡單作模式夏季排放的CO2、CH4和N20產(chǎn)生的增溫潛勢分別為中稻單作的18.97%、57.96%和41.38%。改變傳統(tǒng)作物布局有利于降低江漢平原地區(qū)水稻生長季的溫室效應。(3)基于對三種澇漬條件下季溫室氣體排放的影響因子的主成分分析,分別構(gòu)建了夏季農(nóng)田C02.CH4和N2O通量的經(jīng)驗方程。其擬合均值及通量值均與實測值有顯著的相關關系。通過實測值與模擬值的比較分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)驗模型基本體現(xiàn)了該地區(qū)澇漬地C02.CH4N2O通量的季節(jié)變化趨勢。(4)以潛江市浩口鎮(zhèn)典型稻蝦復合生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,分析了不同時間尺度稻蝦模式對耕層土壤質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：短期(RS1)和中期(RS2)稻蝦模式可明顯改善土壤結(jié)構(gòu),提高土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量,增強土壤酶活性,同時提高土壤微生物量碳、氮含量。而長期(RS3)稻蝦模式下土壤各理化指標及生物性狀均有所下降。土壤生物特征與土壤養(yǎng)分因子的相關分析表明,蔗糖酶活性與有機質(zhì)含量呈顯著正相關、與速效鉀和全氮呈極顯著正相關;土壤SMB-C除與有機質(zhì)呈顯著正相關外,與全鉀呈極顯著正相關；脲酶活性、中性磷酸酶活性和SMB.N與土壤各養(yǎng)分含量都有較高的相關系數(shù),其中與堿解氮、速效鉀、全氮和有機質(zhì)的相關水平達顯著水平。此外,中性磷酸酶活性與土壤全鉀含量的關系也達到顯著相關水平；而土壤過氧化氫酶活性與其他因子的相關性不明顯。
【關鍵詞】：土地利用方式 溫室氣體 江漢平原 澇漬 稻蝦模式 土壤質(zhì)量
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S181
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景與研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 溫室氣體排放通量的研究方法12-13
• 1.2.2 農(nóng)田土壤溫室氣體產(chǎn)生機制13-14
• 1.2.3 農(nóng)田土壤溫室氣體排放的影響因素14-17
• 1.3 主要研究成果及創(chuàng)新點17-18
• 第二章 研究方法及樣品采集18-21
• 2.1 研究區(qū)概況18
• 2.1.1 自然地理環(huán)境概況18
• 2.1.2 試驗小區(qū)管理18
• 2.2 研究思路及技術路線18-20
• 2.2.1 研究思路18-19
• 2.2.2 研究內(nèi)容及方法19
• 2.2.3 研究技術路線19-20
• 2.3 樣品采集與分析20-21
• 2.3.1 氣樣采集與分析20
• 2.3.2 其他因子采集與分析20
• 2.3.3 試驗數(shù)據(jù)處理20-21
• 第三章 江漢平原不同土地利用方式下稻季甲烷排放研究21-26
• 3.1 結(jié)果與分析21-24
• 3.1.1 不同土地利用方式下夏季田間CH4排放特征21-22
• 3.1.2 不同土地利用方式對夏季農(nóng)田CH4累積排放量的影響22-23
• 3.1.3 影響農(nóng)田溫室氣體排放主要指標的因子分析23-24
• 3.2 小結(jié)24-26
• 第四章 江漢平原澇漬地不同種植模式下的溫室氣體排放特征26-33
• 4.1 不同種植模式下田間溫室氣體的時間變化特征26-28
• 4.1.1 不同模式下田間CO2的季節(jié)排放特征26
• 4.1.2 不同模式下田間CH4的季節(jié)排放特征26-27
• 4.1.3 不同模式下田間N2O的季節(jié)排放特征27-28
• 4.2 種植模式轉(zhuǎn)變對土壤溫室氣體累積排放量的影響28-33
• 4.2.1 不同種植模式對夏季農(nóng)田CO2累積排放量的影響28-29
• 4.2.2 不同種植模式對夏季農(nóng)田CH4累積排放量的影響29-30
• 4.2.3 不同種植模式對夏季農(nóng)田N2O累積排放量的影響30-31
• 4.2.4 不同種植模式下溫室氣體排放總量及其綜合增溫效應31-33
• 第五章 溫室氣體排放的經(jīng)驗模型構(gòu)建33-41
• 5.1 不同澇漬水平下溫室氣體排放的經(jīng)驗模型33-38
• 5.1.1 一般漬害條件下溫室氣體排放通量模型構(gòu)建33-35
• 5.1.2 一般澇害條件下溫室氣體排放速率模型構(gòu)建35-36
• 5.1.3 嚴重澇害條件下溫室氣體排放通量模型建立36-38
• 5.2 模型模擬效果檢驗38-40
• 5.2.1 經(jīng)驗模型模擬效果分析38
• 5.2.2 溫室氣體實測值與模擬值相關關系38-40
• 5.3 小結(jié)40-41
• 第六章 不同時間尺度稻蝦復合種養(yǎng)模式對土壤質(zhì)量的影響41-48
• 6.1 材料與方法41-42
• 6.1.1 試驗區(qū)概況41
• 6.1.2 試驗設計41
• 6.1.3 土樣采集與分析41-42
• 6.2 結(jié)果與分析42-46
• 6.2.1 稻蝦復合種養(yǎng)模式對土壤物理性狀的影響42-43
• 6.2.2 稻蝦復合種養(yǎng)模式對土壤農(nóng)化指標的影響43-44
• 6.2.3 稻蝦復合種養(yǎng)模式對土壤生物因子的影響44-45
• 6.2.4 土壤生物因子和土壤理化性質(zhì)的相關性45-46
• 6.3 小結(jié)46-48
• 第七章 結(jié)論與展望48-50
• 7.1 主要結(jié)論48-49
• 7.2 研究展望49-50
• 參考文獻50-57
• 致謝57-58
• 個人簡介58-59

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本文編號：985185