水稻覆膜旱作節水、防污和減排溫室氣體的效應與機理

《水稻覆膜旱作節水、防污和減排溫室氣體的效應與機理》是依託中國農業大學，由左強擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：水稻覆膜旱作節水、防污和減排溫室氣體的效應與機理
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：左強
• 項目類別：重點項目

項目摘要

與淹水種植相比，水稻覆膜旱作後，耗水量大大降低，但土壤水分狀況和氧化還原電位的改變，將導致根系形態與分布、根系吸收功能、養分形態、溫室氣體排放等發生一系列變化。本研究以淹水水稻生產體系為對照，以覆膜旱作稻田的土壤水氮運移和轉化為主線，以提高水氮利用效率、降低水稻生產耗水量（節水）、削減稻田氮素流失（防污）和溫室氣體排放（減排）為目標，通過綜合性田間實驗、長期定位實驗和系列水培土培實驗，採用多學科交叉、理論分析、數值模擬的方法，研究覆膜旱作水稻生產體系中：①根系分布與吸水特徵，水分脅迫回響機制與節水機理，需水耗水與土壤水分運移規律；②根系吸氮與氮素營養特徵，土壤氮素運移轉化與深層滲漏規律；③溫室氣體CH4和N2O的排放機理及淨溫室效應，土壤有機碳氮儲量與組分的變化規律。據此，提出覆膜旱作水稻的科學灌溉施肥管理技術模式，為水稻節水旱作體系在生產實際中的進一步推廣套用提供可靠的科學依據。

結題摘要

節水稻作生產體系廣受關注，其中的水稻覆膜旱作技術具有顯著的節水、省肥、增產、抑制雜草和減排溫室氣體等優勢，被認為是水資源緊缺地區實現節水、減排、增效和農業可持續發展的關鍵舉措之一，已在我國部分稻區得到了一定程度的推廣套用。鑒於該模式提出的時間較短，關於其中水分、養分的運移機理及其對作物生長和環境的影響機制尚不清楚，開展水稻覆膜旱作的節水、防污、減排效應與機理研究具有重要的理論意義與實用價值。 本研究以傳統淹水水稻種植為對照，通過室內實驗、田間試驗、區域調查和數值模擬等方法，探索了水稻覆膜旱作的節水、防污、減排效應和機理，取得主要結果如下：（1）覆膜水稻全生育期蒸騰耗水500-700mm，略低於淹水（生理節水），揚花期前後最大；由於深層滲漏和水面蒸發減少（生態節水），覆膜可節約灌溉用水62-86%，提高總水分利用效率約1倍、灌溉水分利用效率6倍以上。（2）覆膜旱作及套用可降解膜和氮肥分次施用等措施均可顯著提高籽粒產量和氮素利用效率；有機無機肥配施可有效解決覆膜水稻前期生長過旺、後期生長緩慢問題。（3）覆膜導致各土層銨態氮含量明顯增加，覆膜旱作則大大減慢了硝態氮淋洗速度，使其主要累積在40-60 cm，覆膜稻田氮素徑流總損失僅1-1.5 kgN ha-1；構建的覆膜旱作稻田土壤水熱碳氮動態模擬模型可較好地模擬水氮運移及其對作物生長的影響，經改進的CERES-Rice模型也可較好地模擬覆膜水稻生長規律。（4）與淹水相比，覆膜稻田CH4排放強度和季節排放總量顯著降低，而N2O則顯著增高，但總的淨溫室效應更低；有機無機肥配施可有效降低覆膜處理N2O的排放；覆膜栽培顯著提高了土壤有機碳氮儲量，可保證稻田的穩定性和其可持續利用。（5）科學合理的水分管理（保持廂面無水層）和施肥模式（有機無機肥配施、施用包膜尿素及在套用可降解膜後分次施用氮肥等）是保證覆膜水稻增產的關鍵措施。