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麦秸还田对水稻产量形成和温室气体排放的影响以及肥水处理效应

刘鸿飞  
【摘要】:秸秆还田在当今农业生产中已成为最广泛而直接的一种处理秸秆的方式,同时因其温室气体的排放效应与环境变化有着十分密切的关系。江苏省属于典型的稻麦两熟种植地区,生产周期密集,秸秆量大,土壤消化时间短,在水稻生长季形成了独特的秸秆还田的稻田土壤生态,对水稻生长的影响也具有其独特之处。围绕秸秆还田的长期研究已形成了相当广泛的积累,基本形成了秸秆还田对土壤和作物生长影响的认识。但在不同的研究中,秸秆还田引起的土壤和环境效应以及对作物生长的效应存在不同的观点,同时,水稻的栽培调控措施对小麦秸秆还田效应的影响仍需更深入的解析。本文针对当季麦秸还田条件下的水稻生长展开研究,探讨麦秸还田对水稻生长的效应及其表现特征,同时分析土壤性质及温室气体排放的变化,并进一步分析穗肥处理和灌溉模式对秸秆还田效应的影响,以期为正确评测稻麦两熟条件下秸秆还田效应提供必要的理论积累,并为秸秆还田水稻高效丰产调控技术体系的建立提供实验依据。主要的试验结果如下:1.秸秆还田对于水稻生长具有较为明显的前抑后补效应。秸秆还田后水稻缓苗时间延长,生长初期的分蘖发生及植株生长有所减缓,但随生长推进迅速恢复,中后期物质生产能力更高,最终产量有一定程度的提高。秸秆还田的正向效应主要表现在中后期决定的产量构成因素,特别是对每穗粒数和结实率有显著作用。秸秆还田效应在品种间有明显差异,对杂交稻生长的促进作用表现更为明显。适宜穗肥的施用和轻干湿交替灌溉能够显著增加水稻产量,并在一定程度上促进秸秆还田的正向效应。2.秸秆还田显著促进了水稻植株中后期的生理活性。秸秆还田后水稻抽穗期与结实期叶片光合速率、蒸腾速率均增强,抽穗期氮代谢相关酶活性增强。秸秆还田后水稻抽穗期根系活力显著增强,与产量增加有密切关系。适宜的穗肥施用和轻干湿交替灌溉能够增强水稻抽穗期与结实期的光合作用,增强水稻抽穗期根系活力,从而一定程度上促进了秸秆还田的正向效应。3.秸秆还田有效促进了植株养分元素的积累,改善了稻米品质。大米垩白粒率、垩白度显著降低,直链淀粉含量降低而胶稠度显著增长。适宜的穗肥施用和轻干湿交替灌溉能够增加植株及土壤的元素积累,改善稻米外观品质及蒸煮食味品质,进一步提高秸秆还田对稻米品质的有利作用。4.秸秆还田显著增加了土壤有机质含量,对土壤理化性质产生明显影响,土壤pH明显降低,土壤阳离子交换量显著增加,土壤容重显著降低,总孔隙度显著增加。秸秆还田显著增强了土壤生物学活性,土壤脲酶活性显著增强,硝化细菌数量显著增加。穗肥的施用和轻干湿交替灌溉能够显著增强土壤生物学活性,进一步促进秸秆还田的正向效应。5.秸秆还田显著增加了稻田甲烷30%的排放量。盆栽试验显示,甲烷排放效应主要集中于秸秆还田的增加效果。氧化亚氮的排放虽受秸秆还田的影响略有增加,但受到肥料施用的影响更大,穗肥施用导致氧化亚氮排放显著增加。秸秆还田条件下全生育期温室气体排放导致的增温潜势(GWP)显著增加,甲烷排放的增加是总GWP上升的主要原因。轻干湿交替灌溉与水层灌溉相比,具有明显降低甲烷排放量的作用,可显著降低秸秆还田对温室气体排放的促进效应。


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