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《河海大学》 2007年 博士论文
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控制灌溉稻田甲烷排放规律及其影响机理研究

李道西  
【摘要】: 本研究于2005.06~2006.10连续2年在江苏省昆山市排灌试验基地内进行。以麦茬稻为研究对象,以持续淹水(以下简称“淹灌”)为对照,采用人工静态箱—气相色谱法田间原位测定稻田CH_4排放通量,较系统地分析研究了节水控制灌溉模式下(以下简称“控灌”)稻田CH_4排放规律及其影响机理。主要结果如下: 1、华东稻麦轮作区的控灌稻田CH_4季节平均排放率0.8 mg·m~(-2)·h~(-1)~8.15mg·m~(-2)·h~(-1),年排放量2.4g·m~(-2)~24.5g·m~(-2)。与淹灌稻田相比,控灌模式极大地减少了稻田CH_4排放,减小幅度达39%~85%。 2、控灌稻田CH_4排放主要呈现单峰型季节变化,CH_4排放集中在分蘖前期和中期,排放峰值出现的时间会比持续淹灌稻田提前10多天。控灌稻田CH_4排放的日变化以上午出现极小值,午后出现极大值的单峰模态为主。 3、控灌稻田分蘖前期的排水或水分落干对其CH_4排放的季节变化模式起主要调控作用,而前期是否施用有机底肥决定了CH_4季节排放峰值的幅度。控灌稻田接近饱和含水率的土壤水分状况也是有利于稻田CH_4减排的。 4、无论何种灌溉模式,温度(包括气温和土温)变化都是稻田CH_4排放季节变化与日变化的重要原因。控灌稻田当土壤Eh>100mV时,CH_4季节排放与日排放都随20cm土层土壤Eh的升高呈指数或线性衰减。 5、控灌和淹灌稻田土壤水溶解CH_4含量的变化范围分别为0.01umol·L~(-1)~7.76umol·L~(-1)和0.02umol·L~(-1)~24.99umol·L~(-1),前者明显低于后者。控灌稻田CH_4排放很大程度上由20cm左右土层土壤水溶解CH_4含量决定。 6、无论灌溉模式如何,茎蘖消长和株高变化对CH_4排放的影响不显著。控灌无水层条件下,CH_4排放受到抑制时,较强的根系活性会促进CH_4排放。 7、水稻控制灌溉模式可以较淹灌模式节水75%~80%,并维持或增加水稻产量,还大幅减少了稻田CH_4排放,能够实现稻田CH_4减排与水稻节水增产的和谐统一。 主要结论: 1、控制灌溉稻田分蘖前期的排水或水分落干对其CH_4排放的季节变化模式起主要调控作用,而前期是否施用有机底肥决定了CH_4季节排放峰值的幅度。 2、控制灌溉稻田CH_4排放的季节变化可以用20cm左右土层土壤水溶解CH_4含量的季节变化来解释和模拟。 3、水稻控制灌溉模式能够实现稻田CH_4减排与水稻节水增产的和谐统一,是最有发展前景的稻田CH_4减排措施之一。


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