發(fā)布時間：2017-12-23 22:33

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

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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),同時提高養(yǎng)分資源(尤其是氮效率),從而減少對環(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象,基于田間試驗和文獻數(shù)據(jù),重點研究了稻作類型、土壤基礎(chǔ)地力以及管理技術(shù)對水稻產(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)以及這兩個氣體的全球凈增溫潛勢值(GWP)和溫室氣體排放強度(GHGI)的交互影響作用,進一步將田間尺度的研究結(jié)果外推到國家尺度,評價不同發(fā)展策略對稻作系統(tǒng)的總產(chǎn)量,氮肥總消費量和溫室氣體總排放量的影響。主要研究結(jié)果如下： (1)當前生產(chǎn)條件下,南方雙季稻的總氮素(包括化學氮肥、有機肥、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)以及其他社會經(jīng)濟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)地力對產(chǎn)量的影響越大,而土壤基礎(chǔ)地力對不同農(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)以及稻作類型對溫室氣體的排放產(chǎn)生復雜的交互影響作用。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,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。CH4、GWP和GHGI在稻作類型之間,表現(xiàn)出類似的趨勢：晚稻早稻單季稻 (4)未來我國水稻體系的農(nóng)學和環(huán)境效應取決于農(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,可以實現(xiàn)水稻總產(chǎn)量增加1605萬噸(9.5%)和氮肥總消費量減少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,可以實現(xiàn)水稻總產(chǎn)量增加18.1%,基本滿足2030年我國對水稻生產(chǎn)的需求,同時氮肥總消費量和溫室氣體效應分別減少22.1%和7.3%。不同稻作類型對于水稻體系總產(chǎn)量和環(huán)境效應的貢獻不同,無論在何種情景模式下,單季稻對水稻總產(chǎn)量的提高做出主要的貢獻,而雙季稻特別是晚稻,則對溫室氣體減排有更大的貢獻。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S511

【參考文獻】

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本文編號：1325728