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水稻三种种植模式的环境效益及经济效益分析

作 者: 张苗苗
导 师: 宗良纲
学 校: 南京农业大学
专 业: 环境科学
关键词: 有机水稻 稻鸭共作 土壤养分 土壤酶 土壤微生物生物量 重金属 稻田田面水
分类号: S511
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


随着人们对环保生态农业和农产品安全的日益重视,稻鸭共作模式在国内主要稻作区不断兴起。但是,稻鸭共作系统并不完善,生产实践中还有许多技术问题需要解决,以提高水稻、鸭子的产量和品质,提高生产效益和环境效益。本文将常规稻作、转换期稻鸭共作和有机稻鸭共作三种种植模式进行了定位研究,主要探讨了水稻不同生长期稻田土壤养分的动态变化;三种种植模式下土壤的微生物生物量、酶活性和土壤呼吸强度的差异;三种种植模式下稻田土壤的养分含量和重金属含量的剖面变化;稻田田面水水质的差异。主要的研究结果如下:1三种种植模式下水稻生长及土壤肥力、土壤酶和微生物生物量的变化孔隙度,改善土壤的气、热状态;同时可明显增加土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。这说明秸秆还田及鸭子粪便的排泄,对土壤养分状况具有一定的调控、缓冲和促进作用。而常规稻田因很少采取秸秆还田和施用有机肥等措施,土壤中的养分指标如有机质、碱解氮等速效养分的供给水平受施用化肥的制约较大。有机稻鸭共作稻田土壤的脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量明显高于转换期稻田和常规稻田,有时其差异显著。这与有机稻鸭共作稻田麦秆还田、菜籽饼、有机肥施用和鸭子粪便的排出有关。有机稻鸭共作稻田生产出有机稻米,经济效益最高,有机稻田和转换期稻田分别比常规稻田多收入23266.4元.hm-2和2011.4元·hm-2。2三种种植模式下土壤的养分含量和重金属含量的剖面变化通过对三种种植模式土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾剖面特征及重金属Pb、Cu含量的测定表明,有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量剖面变化的趋势基本一致,都是随着剖面深度的增加而降低的。有机稻田降低的幅度最小,这与有机稻田不施用化肥,施用有机肥、麦秆还田和稻田里鸭子活动时排放的粪便有关。常规稻田土壤的酸化主要发生在耕作层,土层越深酸化程度越低。原因是常规稻田长期施用化肥和农药,容易造成土壤的酸化。土壤中重金属Pb和Cu剖面变化趋势相似,随着剖面深度的增加而降低。土壤重金属集中在耕作层的主要原因与大量施用化肥农药、麦秸还田等有关。3三种种植模式下稻田田面水水质的差异稻鸭共作系统中鸭子在稻田的觅食、戏水和踩踏等活动及其粪便排泄,对水体环境的理化性质产生多方面影响。从稻田田面水营养物质的角度来说,稻鸭共作区总氮、总磷、总钾等营养元素的含量和化学需氧量都比常规稻作区上升。究其原因主要是:鸭子的排泄物和饵料的残留增加了系统的养分库,有机物质的含量上升。而农田排水时,稻鸭共作区田面水中总氮、总磷和可溶性正磷酸盐都远低于常规稻作区,诱发水体富营养化的风险降低。原因有待于进一步的研究。以上研究结果可为正在推广的有机稻鸭共作模式提供科学指导和理论支持。

全文目录


图目录  8-9
表目录  9-10
摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
第一章 绪论  14-16
第二章 国内外稻鸭共作的研究进展  16-22
  2.1 研究现状与分析  17-20
    2.1.1 稻鸭共作对土壤质量的影响  17-18
    2.1.2 稻鸭共作对CH_4排放量的影响  18-19
    2.1.3 稻鸭共作对水体环境的影响  19-20
      2.1.3.1 稻鸭共作对稻田田面水的影响  19
      2.1.3.2 稻鸭共作对地表水体富营养化的影响  19-20
  2.2 研究内容  20-21
    2.2.1 三种种植模式下土壤主要肥力特性差异  20
    2.2.2 三种种植模式下稻田土壤养分含量和重金属含量的剖面变化  20
    2.2.3 三种种植模式下稻田田面水的水质差异  20
    2.2.4 三种种植模式经济效益的比较  20-21
  2.3 研究目标  21
  2.4 研究意义  21-22
第三章 研究基地、试验设计和试验方法  22-28
  3.1 基地概况  22
  3.2 试验设计  22
  3.3 样品的采集和处理  22-23
    3.3.1 水样品的采集和处理  22-23
    3.3.2 土壤样品的采集和处理  23
    3.3.3 植物样品的采集和处理  23
  3.4 分析方法  23-27
    3.4.1 稻田田面水养分指标的测定  23-24
    3.4.2 稻田土壤理化性质的测定  24
      3.4.2.1 物理性质  24
      3.4.2.2 化学性质  24
    3.4.3 土壤重金属含量测定  24
    3.4.4 土壤生物学指标的测定  24-26
      3.4.4.1 土壤微生物指标  24-25
      3.4.4.2 土壤酶活性指标  25-26
    3.4.5 土壤呼吸强度  26
    3.4.6 水稻根系活力的测定  26-27
  3.5 数据统计分析方法  27-28
第四章 三种种植模式下水稻生长及土壤肥力特性  28-40
  4.1 材料与方法  28-29
    4.1.1 采样方法  28-29
    4.1.2 供试材料  29
    4.1.3 测定项目和方法  29
  4.2 结果与讨论  29-39
    4.2.1 三种种植模式对土壤物理性质的影响  29-30
    4.2.2 三种种植模式对土壤化学性质的影响  30-34
      4.2.2.1 三种种植模式下土壤有机质含量的动态变化  30-31
      4.2.2.2 三种种植模式下土壤中碱解氮含量的动态变化  31-32
      4.2.2.3 三种种植模式下土壤中速效磷含量的动态变化  32-33
      4.2.2.4 三种种植模式下土壤中速效钾含量的动态变化  33-34
    4.2.3 三种种植模式对土壤酶活性、微生物生物量及呼吸强度的影响  34-36
      4.2.3.1 三种种植模式对土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的影响  34-35
      4.2.3.2 三种种植模式对土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮的影响  35-36
      4.2.3.3 三种种植模式对土壤呼吸强度的影响  36
    4.2.4 三种种植模式对水稻根系活力的影响  36-37
    4.2.5 三种种植模式对水稻产量构成因素及产量的影响  37
    4.2.6 三种种植模式对经济效益的影响  37-39
  4.3 本章小结  39-40
第五章 三种种植模式下稻田土壤的养分含量和重金属含量的剖面变化  40-50
  5.1 材料与方法  40-41
    5.1.1 研究材料  40
    5.1.2 研究方法  40-41
    5.1.3 测定方法  41
  5.2 结果与讨论  41-47
    5.2.1 三种种植模式下土壤pH的剖面变化  41-42
    5.2.2 三种种植模式下土壤有机质的剖面变化  42
    5.2.3 三种种植模式下土壤全氮的剖面变化  42-43
    5.2.4 三种种植模式下土壤碱解氮的剖面变化  43-44
    5.2.5 三种种植模式下土壤速效磷的剖面变化  44-45
    5.2.6 三种种植模式下土壤速效钾的剖面变化  45-46
    5.2.7 三种种植模式下土壤中全Cu的剖面变化  46
    5.2.8 三种种植模式下土壤中全Pb的剖面变化  46-47
  5.3 本章小结  47-50
第六章 三种种植模式下稻田田面水的水质差异  50-56
  6.1 材料与方法  50-51
    6.1.1 供试材料  50-51
    6.1.2 研究方法  51
    6.1.3 测定方法  51
  6.2 结果与讨论  51-54
    6.2.1 三种种植模式下稻田田面水养分元素的差异  51-53
      6.2.1.1 三种种植模式下稻田田面水高锰酸钾指数的差异  51-52
      6.2.1.2 三种种植模式下稻田田面水总氮的差异  52
      6.2.1.3 三种种植模式下稻田田面水总磷的差异  52
      6.2.1.4 三种种植模式下稻田田面水总钾的差异  52-53
    6.2.2 三种种植模式对地表水体富营养化的影响  53-54
      6.2.2.1 三种种植模式下稻田田面水高锰酸钾指数的差异  53
      6.2.2.2 三种种植模式下稻田田面水总氮的差异  53
      6.2.2.3 三种种植模式下稻田田面水总磷和可溶性正磷酸盐的差异  53-54
  6.3 本章小结  54-56
第七章 全文结论与研究展望  56-60
  7.1 全文结论  56-57
  7.2 研究特色与创新  57
  7.3 不足之处  57-58
  7.4 研究展望  58-60
参考文献  60-66
作者简介  66-68
致谢  68

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