江汉平原易涝易渍农田不同种植模式综合效益研究

发布时间：2018-10-18 17:10

【摘要】：江汉平原地区每年5-8月份降雨多且量大。由于地势低洼、过度围湖造田、湖泊沼泽化和排灌沟渠老化等原因,造成雨水滞留和农田地下水位抬高,形成部分涝渍低产农田。水稻是江汉平原地区主要的粮食作物之一,因生育关键时期易受涝渍胁迫的影响,导致水稻产量降低,经济效益低,严重制约了该地区农业的可持续发展。如何优化作物种植模式和土地利用方式,在保障作物产量和农民经济收入的同时实现资源利用的最大化和生态环境的可持续性,对该地区农业的可持续发展具有重要意义。本研究针对涝渍农田资源的充分利用问题,以江汉平原常见的三种涝渍农田即一般渍害农田、一般涝害农田和严重涝害农田为研究对象,根据当地温、光等气候条件和当地特有的水资源特点,设置了一般渍害“西瓜玉米”模式、一般涝害“稻虾共作”模式、严重涝害薏苡模式等三种新模式,与相同涝渍条件下传统中稻种植模式进行比较,采用田间原位试验与室内化学试验相结合的方法,研究江汉平原地区涝渍农田适应性种植模式与传统模式的农作物经济效益,定量分析各模式对农田主要温室气体(C02、CH4)排放、稻田水质和土壤化学特性的影响。主要研究内容与结果如下：(1)2013和2014年连续两年的田间试验观测表明,易涝易渍稻田不同种植模式的稻田水体中铵态氮、硝态氮、总氮、正磷酸根盐和总磷的浓度在作物生长初期浓度较高,在作物生长中后期逐渐降低。一般涝害稻田中2013年稻田养虾水中铵态氮、硝氮、总氮的含量均高于相同涝渍条件下的对照(CK2),分别是对照的1.21倍、1.36倍和1.05倍,而正磷酸根盐和总磷含量均低于同条件下对照(CK2),2014年稻虾混种(RS)处理水体中硝氮、总氮、正磷酸根盐、总磷含量均高于同条件下对照,分别是对照的1.04、1.03、1.62和1.22倍,氨氮含量低于对照。表明稻田养虾有可能提高水体的N、P等营养元素。严重涝害稻田中,2013年薏苡(CL)处理的稻田氨氮、总氮、正磷酸根盐、总磷的浓度都低于CK3,分别是同条件下对照(CK3)的0.87、0.96、0.9和0.95倍,而硝氮有所提高,是对照(CK3)的1.06倍；2014年薏苡处理的稻田水体中氨氮、消氮和总氮浓度均高于CK3,分别是对照(CK3)的1.13、1.21和1.05倍,而正磷酸根盐和总磷低于CK3,是CK3的0.96和0.94倍。(2)易涝易渍稻田中不同种植模式对稻田pH、铵态氮和硝态氮的田间观测试验结果表明,两年中各模式中稻田土壤pH比较稳定,作物全生育期间波动范围为6.80～8.27,新模式与传统模式pH都没有显著差异。三种涝渍稻田中各模式的土壤铵态氮和硝态氮在作物生长周期中表现出明显的季节变化规律,作物生长初期土壤中的氮素含量较高,作物生长中后期逐渐降低,土壤铵态氮和硝态氮含量变化范围为0.72～23.47 mg/kg和0.74～8.34mg/kg.两年中稻田养虾和薏苡模式与对照相比变化并不一致,且差异不大,与对照相比西瓜玉米模式能提高土壤氮素营养,且2014年达到显著水平,2013和2014年中西瓜IJ玉米模式的土壤铵态氮含量分别为3.03 mg/kg和5.20 mg/kg分别是对照的1.04和4.9(p0.05)倍,硝态氮含量分别为19.20 mg/kg和4.05 mg/kg分别是对照的1.02和1.15倍。(3)不同种植模式对易涝易渍稻田中CO2和CH4影响的田间原位观测试验结果表明,2013年和2014年稻田各模式的稻季CH4排放集中在作物移栽至拔节期,排放量分别占总排放量的49.43-80.96%和52.94～98.20%,2013年与相同涝渍条件下的对照相比,一般渍害稻田西瓜||玉米模式(WM)能减少稻田CH4排放总量,减少幅度达77.16%(P0.05)。一般涝害稻田与对照相比,稻虾混种模式(RS)有能效减少CH4的排放总量,减少幅度达64.73%(P0.05),严重涝害稻田CL处理的CH4排放总量也明显低于对照,降幅为43.13%(P0.05)。2014三种涝渍稻田新模式与传统中稻种植模式相比CH4排放总量有所降低,与对照差异不明显。稻季不同作物的CO2排放高峰在水稻分蘖临界期至抽穗期,2013和2014年不同模式在水稻分蘖临界期至抽穗期CO2排放量分别占稻季总排放量的22.01%～37.48%和15.6～65.75%,2013年和2014年西瓜11玉米模式(WM)、稻虾混种模式(RS)、薏苡模式(CL)均降低了土壤CO2的排放总量,2013年WM处理CO2排放总量均低于CKl下降幅度为54.6%(P0.05),RS处理的C02排放总量均低于CK2,下降幅度为20.84%,CL处理CO2排放总量均低于CK3,下降幅度为58.96%(P0.05),2014年RS处理明显降低了稻田CO2排放总量,降幅为58.96%(P0.05),WM和CL的土壤CO2排放总量虽然分别低于CK1和CK3,但差异不显著。(4)对不同种植模式的CH4和CO2的综合增温潜势(GWP)的估算表明,2013年和2014年一般渍害稻田中WM处理稻田GWP分别为15552.8 CO2kg·hm-2和12846.45 CO2kg·hm-2,比对照降低了54.6%(P0.05)和升高了62.0%(P0.05)。一般涝害稻田中RS处理的稻田GWP分别为37978.84 C02kg·hm-2和11928.53 C02kg·hm-2,比对照降低了22.0%和15.0%(P0.05)。严重涝害稻田中CL处理稻田GWP为14896.83CO2kg·hm-2和13023.21CO2kg·hm-2,比对照降低了58.7%(P0.05)和14.0%%。(5)两年的试验表明,一般渍害稻田、一般涝害稻田和严重涝害稻田中新模式的经济效益都高于传统模式,能有效改善易涝易渍农田的作物产量和农民收入。一般渍害稻田中2013年西瓜11玉米模式总投入和纯收入是20176.5元/hm2和30145.5元/hm2,分别是相同涝渍条件下对照(CK1)的1.6倍和4.2倍,2014年西瓜||玉米模式总投入和纯收入为20106.9元/hm2和35592.5元/hm2,分别是对照(CK1)的1.6和3.0倍。一般涝害稻田中2013年稻虾混作模式(RS)总成本为28805.5元/hm2,是中稻(CK2)的2.3倍,纯收入为18310.5元/hrn2是中稻的2.8倍,2014年稻虾混作模式的投入成木23679.8元/hm2,纯收入12567.8元/hm2,分别是CK2的1.9倍和3.1倍。严重涝害稻田中2013年薏苡的总成本为14037.5元/hm2,是中稻的1.1倍,纯收入9962.5元/hml2,是相同涝渍条件下对照(CK3)的2.6倍。2014年薏苡的总成本14167.5元/hm2,纯收入10932.5元/hm2,分别是对照CK3的1.1和1.7倍。
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【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511;S181

【参考文献】

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本文编号：2279813