不同施肥措施下双季稻田固碳减排研究

论文摘要

水稻是世界主要的粮食作物，而稻田生态系统又是CH4的主要排放源之一，基于上述两点，稻田生态系统已成为全球关注的焦点。施肥是稻田耕作过程中一种主要的管理措施，不同的施肥管理不但会影响稻田CH4和N2O的排放，而且会影响稻田土壤耕层有机碳的固定，进而影响到土壤地力和水稻产量，而同时土壤固碳能力对温室气体减排又有极其重要的意义。为在有效应对气候变化的同时保障农业生产的可持续性，必须在生产过程中探寻既能有效减排又能保障正常粮食生产的措施，实现培肥地力、增产和减排的共赢。因此，本研究在综合考虑泄漏因素对土壤固碳的抵消作用的基础上，探寻能实现有效减排和粮食增产的施肥管理措施。本试验于2010年选取湖南不同施肥措施下红壤双季稻田为研究对象，监测了不同施肥措施下（包括CK（不施肥）、NPK1（单施化肥）、NPK1+BIS（秸秆焚烧+NPK）、NPK2+S（新鲜秸秆+NPK）、NPK2+MD（菌渣+NPK）、NPK3+CD（新鲜牛粪+NPK）和NPK3+BD（沼渣+NPK））土壤耕层碳密度的变化，估算了不同措施下土壤有机碳的积累；并利用静态箱-气象色谱法同步测定稻田CH4和N2O排放，监测了不同施肥措施对稻田温室气体CH4和N2O排放季节变化规律和排放总量的影响，研究了不同施肥处理下土壤养分发生变化对CH4和N2O排放影响，并估算了CH4和N2O排放对温室效应的贡献以及对固碳的抵消效应；综合比较了不同施肥管理措施下水稻产量和温室气体排放效应，推荐了适合湖南红壤双季稻田的最优施肥管理措施。主要研究结果如下：1.稻田CH4、N2O排放规律及影响因素：（1）施肥处理增加稻田生育期间CH4排放，秸秆焚烧还田处理相比于单施化肥处理降低稻田CH4排放的28.3%，总氮投入水平基本相等的有机无机配施处理中，腐熟后的秸秆（菌渣、沼渣）相比于新鲜牛粪、秸秆还田后降低CH4排放的26.1%～61.5%。冬闲期实行干耕冬晒可有效降低CH4排放。（2）CH4排放与气温、投入有机肥料自身C/N密切相关。CH4排放对不同施肥措施下土壤养分要素变化的响应分析表明，CH4排放与土壤有机碳含量、C/N呈显著正相关，与土壤无机氮NH4+-N、NO3--N浓度呈弱的正相关。（3）N2O排放主要集中于晚稻田，单施化肥处理N2O排放量显著高于有机无机配施处理，秸秆焚烧还田处理与单施化肥处理相比降低N2O排放的85.0%，新鲜牛粪相比于沼渣降低N2O排放的80%。早、晚稻季N2O排放与CH4排放无消长关系，在冬闲期N2O排放与CH4排放存在明显的消长关系。（4）N2O排放对不同施肥措施下土壤养分要素变化的响应分析表明，N2O排放与土壤中全氮质量分数呈弱的正相关，与无机氮NH4+-N浓度呈显著的正相关关系。2.稻田土壤固碳、减排综合效益分析：（1）有机无机配施处理以沼渣、秸秆配施NPK固碳效果最好，单施化肥同样起到提高土壤碳水平的作用。秸秆焚烧处理则降低土壤碳固存量，表现为碳损失。（2）相比于空白处理（CK），新鲜牛粪与秸秆直接还田处理CH4、N2O排放产生的总温室效应及单位产量的温室效应最强。3.最优施肥管理措施推荐对各处理固碳效果、产量及CH4、N2O排放状况进行综合分析表明，沼渣处理较其他施肥处理增碳54.7%～91.7%，增产6.9%～13.7%，减排﹣19.4%～153.3%，净固碳减排效益最好，因此，选取沼渣配施NPK为最优施肥措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 稻田土壤固碳及温室气体排放研究进展
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 研究进展
• 1.2.1 稻田甲烷、氧化亚氮排放
• 4、N₂O 排放的影响'>1.2.2 施肥对稻田 CH₄、N₂O 排放的影响
• 1.2.3 稻田土壤碳库及土壤有机碳的固定
• 1.3 稻田土壤固碳措施对于减缓温室气体排放的意义
• 第二章 研究目标、主要内容及方案
• 2.1 研究目标
• 2.2 主要内容
• 2.3 技术路线
• 2.4 试验方案设计
• 2.4.1 试验地概况
• 2.4.2 试验区设计与田间管理
• 2.4.3 气体样品采集分析与土壤要素采集测定
• 2.4.4 计算方法
• 4排放的影响'>第三章 不同施肥措施对稻田 CH₄排放的影响
• 4排放的季节变化规律'>3.1 不同施肥措施下稻田 CH₄排放的季节变化规律
• 4季节累积排放量'>3.2 不同施肥措施下稻田 CH₄季节累积排放量
• 3.3 讨论
• 4排放的影响'>3.3.1 不同施肥措施对稻田 CH₄排放的影响
• 4⁺-N、NO₃^--N 变化对 CH₄排放的影响'>3.3.2 不同施肥措施下土壤 NH₄⁺-N、NO₃^--N 变化对 CH₄排放的影响
• 4排放的影响'>3.3.3 不同施肥措施下土壤有机碳、全氮含量变化对 CH₄排放的影响
• 3.4 小结
• 2O 排放的影响'>第四章 不同施肥措施对稻田 N₂O 排放的影响
• 2O 排放的季节变化规律'>4.1 不同施肥措施下稻田 N₂O 排放的季节变化规律
• 2O 季节累积排放量'>4.2 不同施肥措施下稻田 N₂O 季节累积排放量
• 4.3 讨论
• 2O 排放的影响'>4.3.1 不同施肥措施对稻田 N₂O 排放的影响
• 4⁺-N、NO₃^--N 变化对 N₂O 排放的影响'>4.3.2 不同施肥措施下土壤 NH₄⁺-N、NO₃^--N 变化对 N₂O 排放的影响
• 2O 排放的影响'>4.3.3 不同施肥措施下土壤有机碳、全氮含量变化对 N₂O 排放的影响
• 4.4 小结
• 第五章 不同施肥措施下稻田固碳减排效益分析
• 5.1 不同施肥措施对稻田土壤有机碳的影响
• 5.1.1 不同施肥措施下稻田土壤有机碳的变化
• 5.1.2 不同施肥措施下稻田土壤碳密度估算
• 4、N₂O 排放产生综合温室效应'>5.2 不同施肥措施下 CH₄、N₂O 排放产生综合温室效应
• 5.3 讨论
• 5.3.1 不同施肥措施对稻田土壤有机碳的影响
• 5.3.2 施肥导致的温室气体增排对碳固存的抵消
• 5.3.3 不同施肥措施下稻田土壤净固碳减排效益分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 4、N₂O 排放'>6.1.1 稻田土壤 CH₄、N₂O 排放
• 6.1.2 稻田土壤固碳减排效益分析
• 6.2 创新点
• 6.3 研究中存在的问题及研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 简历