稻虾共作下秸秆还田和投食对温室气体排放的影响

发布时间：2020-08-04 14:00

【摘要】：稻虾共作是现代农业的新型种养模式,生态环保且经济效益高。但稻虾共作模式对大气环境的影响尚不清楚,稻虾共作温室气体排放是稻田生态功能评价的重要方面,因此为探讨稻虾共作模式的稻田温室气体排放作用规律,本文通过秸秆还田和投食两因素随机区组试验,研究秸秆还田和投食对稻田共作生态系统甲烷和氧化亚氮气体排放的影响,试验共6个处理,分别为:稻虾共作:秸秆还田+投食(SF),秸秆不还田+投食(NSF),秸秆还田+不投食(SNF),秸秆不还田+不投食(NSNF)。水稻单作:秸秆还田(CK-S),秸秆不还田(CK-NS)。主要研究结果如下:各处理的稻田CH_4排放规律相同,都呈现出稻季显著高于非稻季的排放特征,且稻季和整年的稻虾模式显著减少了甲烷排放;其中,NSNF处理甲烷排放最低。稻虾共作模式在稻季CH_4排放通量比稻单处理低,相对于CK-S处理,NSNF处理2016和2017年甲烷排放分别降低39.77%和47.80%。稻虾共作模式在全年甲烷排放通量比稻单处理低,与稻单处理CK-S相比,稻虾处理SF、SNF、NSF和NSNF全年甲烷累积排放通量分别下降了6.41%、8.61%、33.86%和37.93%(p0.05)。不同处理稻田N_2O排放季节性变化均一致,都呈现出非稻季和整年的稻虾处理具有N_2O排放降低的特征,非稻季稻虾共作处理N_2O累积排放通量比稻单处理低,其中稻虾处理SNF处理累积排放通量最小,在2016年为0.51 kg hm~(-2);相对于CK-NS处理,SNF处理2016氧化亚氮累积排放通量降低66.00%。全年稻虾共作处理N_2O排放通量比稻单处理低,其中相比于稻单处理CK-NS,稻虾处理SF、SNF、NSF和NSNF全年N_2O累积排放通量分别下降了30.45%、38.06%、4.84%、6.92%。稻虾共作增加了稻田水位、土壤含水量、氧化还原电位、土壤硝态氮、铵态氮含量和硝化作用强度,降低了土壤温度。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理下土壤含水量、土壤温度、水位、土壤硝态氮和铵态氮含量增加,土壤氧化还原电位和硝化作用强度降低。所有处理中,投食处理下土壤含水量、土壤温度、水位、土壤硝态氮和铵态氮含量降低,土壤氧化还原电位和硝化作用强度增加。其中铵态氮、土壤温度、大气温度和硝化作用强度与甲烷排放显著相关;氧化还原电位、水位和大气温度与氧化亚氮排放显著相关。稻虾共作各处理均显著增加小龙虾产量,但水稻产量增加不显著。小龙虾产量最大为SF处理,2016年和2017年NSF、SNF、SF处理龙虾产量分别是NSNF处理的1.78、1.13、1.89倍和2.31、2.02、2.91倍。2016年和2017年NSF、SNF、CK-NS、CK-S、NSNF与SF处理相比GHGI分别低了24.42%、0.58%、38.95%、15.70%、26.16%和43.35%、2.89%、49.71%、21.39%、42.20%。2016年和2017年SF、SNF、CK-NS、NSF、NSNF与CK-S处理相比GWP分别低了17.89%、24.04%、27.82%、33.00%、37.65%和14.60%、17.90%、31.30%、43.66%、45.75%。稻虾共作增加了生态系统净经济效益。2016年各处理间的NEEB关系为:NSF、SFCK-NS、CK-S、NSNF、SNF。2017年各处理间的NEEB关系为SF、SNF、NSFCK-NS、NSNF、CK-S。综上所述,稻虾共作下投食是一种具有保产增虾、低碳减排、具有降低全球温室气体排放、全球增温潜势,同时增加生态系统净经济效应的共作方式。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S181
【图文】：

生态系统,机理,溶解氧

田种养对 CH4和 N2O 排放的影响田种养对 CH4排放的影响种养生态系统中，相关研究表明稻鱼模式 CH4排放比对照降低 1降低 23%~26%（袁伟玲等，2009），稻虾模式降低 29.02%（徐稻田养殖鸭子和鱼的生态系统中，由于养殖动物的活动，加速了换速率，增强了甲烷通过水体扩散外排的途径；大量浮游生物被体溶解氧被消耗的几率减小，相应的提高土壤氧化性， CH4再氧CH4排放通量和排放总量相应减少。稻虾生态系统中由于虾的a et al., 2017)，增加土壤氧化还原电位以及降低表层土壤还原性等，2016），虾子的活动也会增加水体溶解氧，相应的增加 CH几率，从而消减 CH4的排放（如图 2）。

水稻生长,土壤温度,共作,甲烷排放

图 8 水稻生长时期土壤温度变化Fig.8 The changes of soil temperature in rice growing season知，2017 年水稻生长时期，相对于稻单，稻虾共作土温显著显著高于稻单，因此稻虾共作甲烷排放低于稻单。

【参考文献】