旱地马铃薯田温室气体减排与增产协同机制和模式研究

发布时间：2017-09-12 00:26

  本文关键词：旱地马铃薯田温室气体减排与增产协同机制和模式研究

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【摘要】：农业生产是温室气体的重要排放源,如何既减少温室气体排放又保证粮食产量,是农业可持续发展面临的重要科学问题。本研究选取北方农牧交错带内蒙古武川县旱作马铃薯田为研究对象,基于田间试验和室内土壤微生物实验,定量研究不同施肥、水分以及种植方式对温室气体(N20和CH4)排放和农田产量的影响,提出合理的旱地马铃薯田减排增产协同机制和种植模式。主要研究结果如下： (1)早地马铃薯田N20年排放总量为0.76±0.06kgN/ha,旱地农田是N20的源。旱地马铃薯田N20的排放主要由氨氧化细菌控制。N20的排放量随施肥量的增加而显著增加,在一定温度范围内,随温度的增加而显著上升。在较低的土壤湿度范围内,N20的排放量随土壤含水量的增加而增加。轮作处理的N20排放量仅为连作处理的34.4-52.4%。采用覆膜处理的N20累计排放量仅为不覆膜的56.4-72.1%。 (2)旱地马铃薯田CH4年排放总量为-0.57±0.04kgC/ha,旱地农田是CH4的汇。在一定施肥量的范围内,CH4的排放量呈先增加后减少的趋势；在一定温度范围内,CH4排放量随温度的增加呈显著下降趋势,随土壤含水量的增加呈先减少后增加的趋势；轮作处理比连作处理能减少CH4的排放量的50%。覆膜处理CH4累计吸收量为不覆膜的74.1-84.3%。基于以上分析,初步提出了影响武川旱地马铃薯田CH4排放因素的概念机理和统计分析模型。 (3)随着施肥量的增加,马铃薯产量呈显著的先增加后减少趋势；作物产量也随耗水量的增加呈现先增加后减少趋势。施肥与水分利用效率呈二次函数关系。通过计算施肥量和水分供给量对产量影响的回归方程,最佳水肥投入量为施氮肥量82.7kg/ha,水分供给量262.8mm,此时产量最高(19780.2kg/ha)。 (4)轮作种植比连作种植的马铃薯产量要高20.5-23.9%。采用覆膜比不覆膜产量下降了13.5-18.0%。轮作的耗水量均高于连作,覆膜和不覆膜耗水量差异不显著。采用轮作种植比连作可以显著提高10.5-16.5%的水分利用效率,而不覆膜处理水分利用效率则显著高于覆膜处理。 (5)随施肥量增加温室气体排放系数显著上升,采用轮作的温室气体排放系数明显低于连作,采用覆膜的温室气体排放系数低于不覆膜。施用高氮肥会显著降低农业气候智能指数。采用轮作的农业气候智能指数是连作的约2倍,采用覆膜的农业气候智能指数与不覆膜差异不显著。通过计算施肥量和水分供给量对农业气候智能指数影响的回归方程,最佳水肥投入量为施氮量40.0kg/ha,水分供给量253.8mm,此时的农业气候智能指数最高(0.047kg·gCO2-e-1)。
【关键词】：雨养马铃薯田 温室气体减排措施 农田增产途径 农业候智能型指数
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S532;S181
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究进展12-24
• 1.2.1 农田温室气体排放清单12-14
• 1.2.2 旱地农田N_2O排放研究进展14-17
• 1.2.3 旱地农田CH_4排放研究进展17-19
• 1.2.4 旱地农田增产途径研究进展19-22
• 1.2.5 气候智能型农业概述22-24
• 第二章 研究内容与方法24-32
• 2.1 研究目标24
• 2.2 研究内容24
• 2.3 研究方法24-32
• 2.3.1 研究区概况24-26
• 2.3.2 试验设计26-29
• 2.3.3 数据统计及可靠性分析29-31
• 2.3.4 技术路线31-32
• 第三章 旱地马铃薯田N_2O排放及影响因素研究32-44
• 3.1 旱地马铃薯田N_2O排放特征32-35
• 3.2 旱地马铃薯田N_2O排放的微生物机制35-37
• 3.3 施肥及种植方式对旱地马铃薯田N_2O排放的影响37-40
• 3.3.1 施肥对旱地马铃薯田N_2O排放的影响37-38
• 3.3.2 轮作对旱地马铃薯田N_2O排放的影响38-39
• 3.3.3 覆膜对旱地马铃薯田N_2O排放的影响39-40
• 3.4 环境因素对旱地马铃薯田N_2O排放的影响40-42
• 3.4.1 温度对旱地马铃薯田N_2O排放的影响40-41
• 3.4.2 水分对旱地马铃薯田N_2O排放的影响41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 旱地马铃薯田CH_4排放及影响因素研究44-56
• 4.1 旱地马铃薯田CH_4排放特征44-46
• 4.2 旱地马铃薯田CH_4排放的微生物机制46-48
• 4.3 施肥及种植方式对旱地马铃薯田CH_4排放的影响48-51
• 4.3.1 施肥对旱地马铃薯田CH_4排放的影响48-50
• 4.3.2 轮作对旱地马铃薯田CH_4排放的影响50-51
• 4.3.3 覆膜对旱地马铃薯田CH_4排放的影响51
• 4.4 环境因素对旱地马铃薯田CH_4排放的影响51-54
• 4.4.1 温度对旱地马铃薯田CH_4排放的影响51-53
• 4.4.2 水分对旱地马铃薯田CH_4排放的影响53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 施肥水平与水分对早地马铃薯田产量的影响56-64
• 5.1 不同施肥水平对早地马铃薯田产量的影响56-58
• 5.2 不同施肥条件下马铃薯农田水分变化及对产量的影响58-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 不同种植方式对旱地马铃薯田产量的影响64-74
• 6.1 种植方式对旱地马铃薯农田水分及其它相关因素的影响64-68
• 6.2 种植方式对旱地马铃薯产量的影响68-72
• 6.3 本章小结72-74
• 第七章 旱地马铃薯田温室气体减排和增产协同模式74-84
• 7.1 未来气候及其他条件变化下的旱地马铃薯田温室气体排放趋势74-76
• 7.2 气候智能型农田温室气体减排和增产模式76-82
• 7.3 本章小结82-84
• 第八章 结论与展望84-88
• 8.1 主要研究结论84-86
• 8.2 文章的主要创新点86
• 8.3 研究展望86-88
• 参考文献88-100
• 致谢100-102
• 个人简介102

【参考文献】

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本文编号：833985