【摘要】：稻鴨共育技術(shù)運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理,實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(bào)道了稻鴨共育對(duì)土壤肥力、溫室氣體排放、水生生物、水稻生長(zhǎng)等的影響,然而,結(jié)合溫室氣體排放綜合評(píng)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(guò)2009~2010兩年的大田試驗(yàn),研究了稻鴨共育對(duì)稻田土壤和水體營(yíng)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(shí)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(guò)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(wú)機(jī)氮和總磷含量,增加了水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)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(lèi)和水生動(dòng)物種類(lèi)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(mén)與藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)顯著降低了21.3%~26.7%(P0.05)與29.9%~32.9%(P0.05),硅藻門(mén)、綠藻門(mén)與藍(lán)藻門(mén)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(lèi)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(chóng)生物量、枝角類(lèi)與橈足類(lèi)水生生物量和總原生動(dòng)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(mén)、藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)的種類(lèi)數(shù)、生物量均與各種氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽呈顯著負(fù)相關(guān),裸藻門(mén)種類(lèi)數(shù)、生物量則與所有氮、磷營(yíng)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(shì)(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(guò)三個(gè)過(guò)程影響溫室氣體排放。即通過(guò)鴨子活動(dòng)(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(guò)鴨子排泄和活動(dòng)等行為提高土壤無(wú)機(jī)氮;或通過(guò)覓食行為抑制水稻無(wú)效分蘗,促進(jìn)水稻生長(zhǎng),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(xiàng)低碳豐產(chǎn)的稻田種養(yǎng)模式,是符合當(dāng)前國(guó)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(shì)。同時(shí),由于稻鴨共育抑制雜草、藻類(lèi)與原生動(dòng)物生長(zhǎng),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(duì)于確保國(guó)家口糧安全、推進(jìn)綠色興農(nóng)、實(shí)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：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?jī)?nèi)容如下：（1）稻鴨共育對(duì)土壤與田面水養(yǎng)分的影響研究通過(guò)對(duì)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(wú)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(dòng)態(tài)

試驗(yàn)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(duì)稻田土壤溫度沒(méi)有顯著影響 ℃，2010 年土溫變化范圍在 24.48℃~30.18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2787820