基于DNDC模型模拟江汉平原稻田不同种植模式条件下温室气体排放

稻田被认为是温室气体CH_4和N_2O的主要排放源之一。湖北省江汉平原地区水稻常年种植面积约8×105 hm2,占湖北省水稻种植面积的40%左右。研究江汉平原地区稻田温室气体排放特征,对于评估区域稻田温室气体排放以及稻田温室气体减排具有重要意义。目前,DNDC模型已被广泛应用于模拟和估算田间尺度的温室气体排放,DNDC模型与地理信息系统(Arc GIS)结合,可进行区域尺度的温室气体排放模拟与估算。本研究以湖北省典型稻作区江汉平原为研究区域,运用DNDC模型模拟和估算江汉平原稻田区域尺度的温室气体排放。设置大田定点观测试验,监测中稻-小麦(RW)、中稻-油菜(RR)、中稻-冬闲(RF)3种种植模式下稻田温室气体CH_4和N_2O的周年排放特征。通过田间观测值与DNDC模拟值的比较进行模型验证,并利用获取DNDC模型所需的气象、土壤、作物及田间管理等区域数据,模拟江汉平原稻田不同种植模式下温室气体CH_4和N_2O的排放量。田间试验表明,江汉平原稻田RW、RR和RF模型的CH_4排放通量为-2.80~39.78 mg·m-2·h-1、-1.74~42.51 mg·m-2·h-1和-1.57~55.64 mg·m-2·h-1,N_2O周年排放通量范围分别为0~1.90 mg·m-2·h-1、0~1.76mg·m-2·h-1和0~1.49 mg·m-2·h-1;CH_4排放量RW和RR模式显著高于RF模式,N_2O排放量为RF显著低于RW和RR模式。模型验证结果表明,不同种植模式温室气体排放实测值与模拟值比较的决定系数(R2)为0.85~0.98,相对误差绝对值(RAE)为8.29%~16.42%。根据DNDC模型模拟和估算的结果,江汉平原区域稻田CH_4周年的排放量为0.292 9 Tg C,N_2O周年的排放量为0.009 2 Tg N,不同种植模式稻田CH_4排放量表现为RWRRRF,N_2O排放量表现为RWRFRR,增温潜势(GWP)表现为RWRRRF。不同地区稻田CH_4排放量表现为监利县荆门市公安县天门市仙桃市洪湖市松滋市汉川市潜江市石首市荆州市江陵县赤壁市嘉鱼县,N_2O排放量表现为监利县荆门市公安县洪湖市仙桃市天门市汉川市潜江市松滋市荆州市江陵县赤壁市石首市嘉鱼县。本研究结果表明DNDC模型能较好地应用于模拟江汉平原稻田温室气体排放,RR和RF模式相比RW模式可有效减少温室气体CH_4和N_2O的排放。     

超高产栽培杂交中籼稻的生长发育特性

以5个杂交中籼稻品种(含品系)扬两优6号、P88S/747、珞优8号、珞优234和天两优2号为材料，研究大田条件下超高产水平(产量≥12.0 t hm^-2)的物质生产、产量构成及养分吸收特性。试验结果表明，与高产水稻(产量≥9.0 t hm^-2)相比，超高产水稻具有以下特征，幼穗分化期、齐穗期和灌浆结实期(齐穗后10 d) LAI大，分别为6.5~7.2、8.5~8.9和6.5~7.0；齐穗期的高效叶面积比率高，为60.0%~66.5%；齐穗期、灌浆期和成熟期积累较多的干物质，分别为13.5~15.0、15.0~16.0和25.0~28.0 t hm^-2；分蘖盛期对氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收利用优势不明显，而幼穗分化期、齐穗期和成熟期对N、P、K 吸收利用高而且积累速度快。此外，具有穗数多(有效穗数介于250×10⁴ ~290×10⁴ 穗 hm^-2)、结实率高(88.2%~92.3%)、千粒重大(29.0~31.0 g)的特点。     

不同类型氮肥和耕作方式对稻田土壤氨挥发的影响

研究不同类型氮肥与耕作方式下稻田土壤氨挥发特征,开展稻田土壤氨挥发损失的田间试验,分析不同类型氮肥与耕作方式对稻田土壤氨挥发速率的季节性变化规律和稻季氨挥发损失量的影响.结果表明,氮肥类型影响着稻田土壤氨挥发,施用猪粪总氨挥发量最大,尿素次之,后依次为复合肥、包膜尿素与新型缓效有机肥(脲肽磷复肥),其中包膜尿素与新型缓效有机肥处理总氨挥发量相当;猪粪、尿素与复合肥处理氨挥发通量的峰值出现在施肥后1~3 d;相对于稻田免耕,稻田翻耕显著降低土壤氨挥发,其总氨挥发量是免耕处理的70%,表明稻田免耕降低了水稻对肥料氮的利用率.     

湖北省稻虾模式发展现状与对策分析

稻虾模式是一种生态种养模式,能充分利用稻田光、热、水及生物资源,具有很好的社会、经济和生态效益,应用前景广阔。本文基于湖北省区域资源特点,在湖北省稻虾模式发展现状的基础上,分析了稻虾连作、稻虾共作模式技术特点;阐明了稻虾模式资源利用、环境要求及适宜类型和区域;明确了稻虾模式的双水双绿发展思路和对策。     

稻虾共作模式下秸秆还田与投食对稻米品质的影响

为提高稻虾共作模式的稻米品质和效益，通过设置秸秆还田投食（SF）、秸秆还田不投食（SNF）、秸秆不还田投食（NSF）和秸秆不还田不投食（NSNF）处理，并以水稻单作秸秆还田（CK-S）和水稻单作秸秆不还田（CK-NS）为对照，对秸秆还田和投食对稻米品质的影响进行研究。结果显示：投食（F）处理能显著提高水稻、小龙虾产量和稻米营养品质，在秸秆还田（S）与秸秆不还田（NS）的条件下，F处理比不投食（NF）处理的蛋白质含量分别增加了27.41%和36.16%，差异显著。S处理与F处理的交互作用可显著影响稻米加工品质；整精米率和精米率在NSNF处理下最高，显著高于SF、SNF、NSF；秸秆还田、投食及其交互作用对蒸煮、食味品质无显著影响，稻米RVA黏滞性谱差异性较小；稻虾模式可提高稻米外观品质，稻虾共作模式下各处理垩白粒率和垩白度都低于稻田单作，与CK-S相比，SF处理垩白粒率和垩白度分别降低了15.09%、15.65%。结果表明，稻虾共作秸秆还田与投食2种措施可以改善稻米品质。     

稻虾共作模式下不同播期对水稻产量和品质的影响

以象牙香珍、天两优953、鄂中5号、天源粳036及泰优390等5个水稻品种为试验材料,在稻虾共作系统中,研究不同播期(5月21日、6月6日和6月21日)对水稻的生育期、倒伏指数、水稻产量及产量构成和稻米品质的影响。结果表明:随着播期的推迟,影响全生育期缩短的主要因素是播种至拔节时期的推迟,大部分水稻品种的抗倒伏能力逐渐增加;5个水稻品种中天源粳036、天两优953和泰优390的抗倒伏能力较好;随着播期推迟,5个水稻品种产量均呈现增加的趋势,其中造成水稻产量升高的主要构成因子是单位面积有效穗和千粒重;随着播期的推迟,5个水稻品种的精米率、整精米率呈升高的趋势,5个品种的垩白率、垩白度呈降低的趋势。     

短期免耕对稻田土壤活性有机碳库的影响

采用量化的方法研究了短期免耕对土壤有机碳库数量和质量的影响.结果表明,与翻耕相比.短期免耕处理没有引起土壤总有机碳和可矿化态碳的显著变化;但在水稻孕穗期免耕极显著地增加了土壤可溶性有机碳的含量,提高了可溶性碳库效率;在水稻收获时,免耕处理的易氧化态碳及其效率、微生物量碳、碳库活度、碳库管理指数是翻耕处理的1.21、1.19、1.14、1.30、1.33倍;水稻孕穗期及收获时.免耕处理土壤微生物代谢熵(qC02)显著比翻耕处理降低了0.11倍.可见短期免耕能引起土壤活性有机碳的显著变化,且微生物代谢熵(qCO2)和碳库管理指数更能灵敏地指示土壤有机碳库的变化.因而可作为评价土壤质量的重要指标.     

不同耕作方式下稻田土壤CH4和CO2的排放及碳收支估算

二氧化碳(CO_2)和甲烷(CH_4)是重要的温室气体,研究免耕稻田CO_2和CH_4排放有助于评价稻田免耕技术对全球气候变化及碳循环的影响.本文通过运用静态箱技术和田间原位碱液吸收法研究了免耕稻田土壤CO_2和CH_4的排放规律和排放量,及其稻田碳(C)的收支状况.研究表明,施肥提高了CH_4排放,而不影响CO_2的排放;免耕显著影响稻田CH_4排放,而CO_2的排放不受耕作影响.对稻田C收支及平衡的分析表明,施肥提高了稻田系统C的输入,同时,相对于翻耕处理,免耕处理表现为大气C的"汇".表明了稻田免耕能将更多的碳累积于农田土壤碳库中,有利于提高稻田生态系统在减缓气温上升过程中所发挥的作用.     

稻鸭、稻鱼复合生态系统土壤微生物多样性特征分析

21世纪以来,由于其良好的生态环境效应、及市场对绿色安全稻米的需求,稻田种养复合生态系统的应用范围不断扩大,模式多种多样,在我国南方地区主要以稻田养鸭、养鱼、养虾为主。同时对稻田种养复合生态系统的机理及其效应也进行了较为广泛的研究。相关研究表明:稻鸭共生可利用鸭子的活动、觅食产生中耕除虫的效果[1,2],减少农药对环境的污染;稻鸭共生有利于稻田通风透光,改善水稻群体结构;提高土壤肥力[3~5];还能减少稻田中的产甲烷菌数量,减少甲烷排放[6~9]等方面作用。然而对于稻田养鸭、养鱼后对土壤微生物数量及多样性方面的研究还很少,甘德欣等[10]研究表明稻田养鸭后能增加土壤微生物的数量,但对土壤微生物     

不同灌溉方式对水稻生物学特性的影响

为充分发挥水稻的产量潜力和实现水分高效利用，以超级杂交水稻“两优培九”和“红莲优6号”为材料，比较了间歇灌溉（B）、半旱栽培（C）、干旱栽培（D）和淹水灌溉（A）方式下的水稻生物学特性。结果表明：随着田间灌水量的减少，水稻生育期延迟，生育期最长的干旱处理与淹水处理的全生育期天数相差长达13．5d。间歇灌溉水稻的最高分蘖期比淹水灌溉推迟5～7d。与淹水灌溉相比，间歇灌溉的叶片光合速率高，叶面积指数大，叶片蒸腾速率较低，提高了水分利用率；半干旱栽培的水稻叶片蒸腾速率比净光合速率下降快，水分利用率相对较高；干旱栽培的叶片净光合速率降低，水分利用率低，后期叶片出现早衰。间歇灌溉与淹水灌溉的水稻株高、叶面积指数、气孔导度差异不显著，但与半旱和干旱栽培差异显著。综上所述，间隙灌溉比其他3种灌溉方式能更好地改善水稻生物学特性，在生产上有较好的利用前景。