降低水稻生产碳足迹和增产增收的水氮优化管理研究
发布时间：2020-05-20 20:33
【摘要】：为了综合评估节水灌溉、控释尿素和减量施氮对双季稻的碳足迹和成本收益的影响,筛选出“低投入-低排放-高收益”的稻田水氮管理模式。本研究以汉江平原双季稻为研究对象,设计6种不同的水氮管理措施:(1)普通尿素+常规灌溉(U+CI),作为对照(CK);(2)普通尿素+节水灌溉(U+SWD);(3)减氮20%+普通尿素+节水灌溉(US+SWD);(4)树脂包膜控释尿素+常规灌溉(CRU+CI);(5)树脂包膜控释尿素+节水灌溉(CRU+SWD);(6)减氮20%+树脂包膜控释尿素+节水灌溉(CRUS+SWD)。采用静态箱-气象色谱法测定稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放,并计算各处理早、晚稻生长季温室气体排放总量;应用生命周期法计算双季稻全生育周期的碳足迹;结合产量和生产成本,计算不同处理下双季稻单位产量碳排放强度、单位面积净利润和单位净收益的碳排放。结果如下:(1)不同水氮处理双季稻CH_4和N_2O排放通量的季节变化特征大致相同。CH_4排放峰主要集中在分蘖前期和晒田后复水阶段;N_2O排放峰主要出现在晒田期,节水灌溉处理在干湿交替阶段也出现明显的N_2O的排放。(2)2017-2018年早、晚稻均已CRUS+SWD处理对CH_4的减排效果最好,CRU+CI处理对N_2O的减排效果最好;节水灌溉加剧了CH_4和N_2O排放量的消长关系,但由于CH_4的减排量远大于N_2O的增排量,因此能有效降低双季稻温室气体排放强度;控释尿素和减氮的氮肥管理措施,能在减少稻田CH_4排放的同时,降低N_2O的排放量,有效的减少了双季稻温室气体的综合温室效应。(3)2017-2018年双季稻年产量均表现为CRU+CI处理产量最高,US+SWD处理产量最低。CRU各处理产量均高于常规处理(p0.05),增产幅度在6.8%-17.5%。节水灌溉和减少20%施氮量对水稻产量影响存在不确定性(p0.05);CRUS+SWD处理仍能保证增产。(4)综合2017-2018年双季稻全生育周期碳排放来看,以CRUS+SWD减排效果最好(P0.05),其余依次为CRU+SWDUS+SWDCRU+CIU+SWD;其中稻田CH_4和N_2O排放对双季稻碳足迹贡献最大(50.7%-69.9%),其次为氮肥投入(21.6%-33.4%)。(5)2017-2018年双季稻成本最高的处理均为CRU+CI处理,每年约为3.25万元/hm~2;成本最低为US+SWD处理,每年约为2.92万元/hm~2;2017年和2018年双季稻单位面积净收入均已CRUS+SWD处理最高,与CK处理相比,两年分别增加51.3%和39.3%(p0.05);各处理双季稻单位净收入碳排放由大到小依次为U+CIU+SWDUS+SWDCRU+CICRU+SWDCRUS+SWD;其中,CRUS+SWD处理与CK组相比,2017年和2018年双季稻单位净收入碳排放分别降低63.1%和58.6%(p0.05)。综上,节水灌溉、控释尿素和减氮20%在保持或者增加产量的基础上,可实现稻田温室气体减排目标,减少氮肥、水分以及人力投入,提高了单位面积净利润,是具有可推广性的田间水肥管理措施。
【图文】：
沈阳农业大学硕士学位论文主体材料为透明聚碳酸酯板，由中枢控制箱门开关并自动采气（万运帆等，2011传统人工操作的静态暗箱采气法，节省了时间和人力，同时能提高采样密度，进行野外试验。自动采样系统中的每个三开门静态箱中都配有土壤温度探头，探头，空气温度探头和用于箱内气体混匀的电风扇，具体三开门静态箱实物和 2.1 和图 2.2。自动采样系统采样频率为晒田前间隔 1 或 2 天，晒田期间隔 1 间隔 2 或 3 天。采气时间于上午 9:00-11:00 之间进行，关闭箱门后，每个 7min箱内气体，共采气 5 次，最后一次采气完成后，自动打开箱门，自动采气系统，箱门处于打开状态。采气同时记录箱内温度，5cm 土壤温度和湿度。具体自，自动采气方法与王斌等（2014）相同。
图 2.2 自动温室气体箱结构示意图Fig. 2.2 Sketch map of automated chamber for GHG measuremen体框架 2.上开门 3.右开门 4.左开门 5.聚碳酸酯板 6.围板 7.箱脚 8.密封条及压条 9定动注入真空玻璃瓶内保存，于 24h 内通过气相色谱仪（ CH4和 N2O 浓度。CH4浓度由氢火焰离子检测器（FO 浓度由微电子捕获检测器（ECD）测定，工作温度高纯氢，色谱柱柱温 55℃。线性拟合相同箱内 5 个气斜率，若拟合度 R2＜0.86，则舍弃此次观测值。计算方法 N2O 的排放通量，即单位时间内、单位面积稻田上 C蔡祖聪等，2009）如下：F = ρ × V/A × dc/dt × 273/(T + 273)
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511.42
【图文】：
沈阳农业大学硕士学位论文主体材料为透明聚碳酸酯板，由中枢控制箱门开关并自动采气（万运帆等，2011传统人工操作的静态暗箱采气法，节省了时间和人力，同时能提高采样密度，进行野外试验。自动采样系统中的每个三开门静态箱中都配有土壤温度探头，探头，空气温度探头和用于箱内气体混匀的电风扇，具体三开门静态箱实物和 2.1 和图 2.2。自动采样系统采样频率为晒田前间隔 1 或 2 天，晒田期间隔 1 间隔 2 或 3 天。采气时间于上午 9:00-11:00 之间进行，关闭箱门后，每个 7min箱内气体，共采气 5 次，最后一次采气完成后，自动打开箱门，自动采气系统，箱门处于打开状态。采气同时记录箱内温度，5cm 土壤温度和湿度。具体自，自动采气方法与王斌等（2014）相同。
图 2.2 自动温室气体箱结构示意图Fig. 2.2 Sketch map of automated chamber for GHG measuremen体框架 2.上开门 3.右开门 4.左开门 5.聚碳酸酯板 6.围板 7.箱脚 8.密封条及压条 9定动注入真空玻璃瓶内保存，于 24h 内通过气相色谱仪（ CH4和 N2O 浓度。CH4浓度由氢火焰离子检测器（FO 浓度由微电子捕获检测器（ECD）测定，工作温度高纯氢，色谱柱柱温 55℃。线性拟合相同箱内 5 个气斜率，若拟合度 R2＜0.86，则舍弃此次观测值。计算方法 N2O 的排放通量，即单位时间内、单位面积稻田上 C蔡祖聪等，2009）如下：F = ρ × V/A × dc/dt × 273/(T + 273)
【学位授予单位】：沈阳农业大学
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【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511.42
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本文编号：2673163
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