论文题目：不同灌溉模式对水稻生长发育与温室气体排放的影响
摘要：东北黑土区是我国主要的粮食生产基地,该区水稻种植面积及水稻生产总量居于我国首位。但由于农业水资源短缺,已经影响到本区的农业发展和我国粮食安全问题。同时,随着全球气候变化,减少温室气体排放也越来越引起了各级政府部门及专家学者的广泛关注。在可持续发展和低碳减排的大背景下,2018～2019年在黑龙江省庆安县水稻灌溉试验站开展了不同灌溉模式对水稻生长发育与温室气体排放的影响研究,旨在为黑土区水稻节水灌溉技术模式的确定提供理论依据和技术支撑。试验选择了控制灌溉模式（KG）、间歇灌溉模式（JG）和湿润灌溉模式（CI）,以常规灌溉模式（CK）为对照,研究了不同灌溉模式对水稻生长及生理的各项指标、产量及水分利用效率、土壤中铵态氮及硝态氮含量及稻田排放温室气体排放通量等的影响,在对水稻不同灌溉模式进行了综合评价的基础上,提出了适合于研究区的水稻灌溉模式。研究结果概括如下:（1）不同灌溉模式的水稻植株生长动态特征表现不同。对比不同灌溉模式的水稻株高变化,黄熟期,KG处理最大,其次为JG处理、CK处理和CI处理。在不同灌溉模式的植株株高增幅变化中,拔节孕穗期增幅最大,两年平均增幅在27 cm以上,抽穗开花期及乳熟期这两个生育阶段增长较缓并趋于稳定,黄熟期略有降低。对比不同灌溉模式的水稻茎粗变化,黄熟期,KG处理最大,其次为CK处理、JG处理和CI处理。水稻茎蘖动态峰值均出现在分蘖末期,此阶段两年茎蘖数均值为25.21,拔节孕穗期至乳熟期水稻茎蘖数减小并随之稳定。不同灌溉模式的水稻叶面积指数峰值均出现在拔节孕穗期,光合势峰值均出现在乳熟期,其中JG处理叶面积指数最大为5.92。不同灌溉模式间水稻地上部分干物质变化及水稻根部干物质积累变化规律相似,各个灌溉模式间水稻根冠比差异不显著,水稻根系伤流量变化大小排序依次为KG处理、CK处理、KG处理和CI处理。（2）不同灌溉模式的水稻植株生理指标特征表现不同。不同灌溉模式的水稻各个生育阶段光合速率为单峰曲线,峰值均出现在抽穗开花期,各个生育阶段蒸腾速率、气孔导度为双峰曲线,峰值均出现在分蘖中期和抽穗开花期,各个生育阶段叶片胞间CO2浓度则维持在一定的区间内变化。不同灌溉模式同一生育阶段差异不同,以生理表征最为旺盛的抽穗开花期为例,两年间KG、JG和CI处理光合速率较CK处理增加7.71%～8.63%、9.65%～10.26%和-0.77%～1.32%,蒸腾速率较CK处理增加3.83%～4.45%、8.20%～9.79%和-10.94%～-7.42%,气孔导度较CK处理增加2.20%～6.31%、5.70%～10.10%和-8.00%～-6.04%,叶片胞间CO2浓度维持在234.46～271.07μmol·mol-1范围之间。（3）不同灌溉模式的水稻植株产量及节水效应表现不同。不同灌溉模式的水稻产量由大到小依次为JG处理、CK处理、KG处理和CI处理。除CI处理外,其余处理产量与CK处理差异不显著。不同灌溉模式水稻经济系数的大致在0.41-0.44范围内,经济指数与有效穗数、结实率和千粒质量呈极显著相关。水稻阶段耗水量峰值分别出现在分蘖中期和拔节孕穗期,不同灌溉模式CK处理阶段耗水量最大,其次为JG处理、KG处理和CI处理。总体来看耗水强度最大的生育阶段为拔节孕穗期、抽穗开花期和分蘖中期。分析不同灌溉模式的水分利用效率,CI处理最大,其次为JG处理、KG处理和CK处理。（4）不同灌溉模式的土壤相关指标及稻田气体排放表现不同。不同处理的稻田CH4排放通量差异表现为水稻生长初期,排放量由高到低为CK处理、JG处理、KG处理和CI处理,拔节孕穗期至黄熟期为由高到低为CK处理、CI处理、JG处理和KG处理。土层温度与稻田CH4排放通量间0.01水平上的相关性显著。不同处理的稻田N2O排放通量差异由高到低总体表现为CI处理、KG处理、JG处理和CK处理。不同土壤深度土壤铵态氮及硝态氮变化为:0～20 cm土层各个生育阶段平均土壤铵态氮及硝态氮含量由高到低为CI处理、KG处理、JG处理和CK处理,20～40 cm土层和40～60 cm土层平均铵态氮及硝态氮含量由高到低为CK处理、JG处理、KG处理和CI处理。（5）基于Copula模型的不同灌溉模式分析。运用Copula模型对水稻不同灌溉模式进行了综合评价,提出了适合于研究区的水稻灌溉模式。结果为KG处理优于CK处理优于JG处理优于CI处理,即控制灌溉处理在生长发育指标、生理指标、产量及节水指标、环境指标等方面综合表现最好,黑土区最为适合的水稻灌溉模式为控制灌溉模式。
关键词：黑土区;水稻;灌溉模式;生长生理;温室气体
学科专业：水文学及水资源
摘要
Abstract
1 引言
1.1 课题来源
1.2 研究目的与意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 不同灌溉模式的水稻生长生理表现
1.3.2 不同灌溉模式的水稻产量及水分利用效率
1.3.3 不同灌溉模式的稻田温室气体排放及环境效应
1.4 研究内容和技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究技术路线
2 材料与方法
2.1 试验区概况
2.2 试验设计
2.3 观测指标与方法
2.3.1 土壤物理性质指标
2.3.2 水稻生长动态指标
2.3.3 水稻生理指标
2.3.4 产量及其构成因子
2.3.5 阶段耗水量及水分利用效率
2.3.6 温室气体的采集
2.3.7 Copula函数
2.4 数据处理方法
3 不同灌溉模式的水稻生长动态变化
3.1 水稻株高变化特征
3.2 水稻茎粗变化特征
3.3 水稻茎蘖动态变化特征
3.4 水稻叶面积指数及光合势变化特征
3.5 水稻各器官干物质变化特征
3.5.1 水稻叶片干物质积累变化特征
3.5.2 水稻穗部干物质积累变化特征
3.5.3 水稻鞘部干物质积累变化特征
3.5.4 水稻茎部干物质积累变化特征
3.5.5 水稻根部干物质积累变化特征
3.5.6 水稻根冠比变化特征
3.6 水稻根系伤流量变化特征
4 不同灌溉模式的水稻生理指标变化
4.1 水稻叶片光合速率变化特征
4.2 水稻叶片蒸腾速率变化特征
4.3 水稻叶片气孔导度变化特征
4.4 水稻叶片胞间CO_2浓度变化特征
4.5 水稻叶片水平水分利用效率变化特征
5 不同灌溉模式的水稻产量及节水效应
5.1 水稻产量的变化
5.2 水稻产量构成要素的变化
5.3 水稻经济系数的变化
5.4 不同灌溉模式的水稻节水效应
5.4.1 水稻阶段耗水变化特征
5.4.2 水稻水分利用效率
6 不同灌溉模式的稻田环境变化特征
6.1 不同灌溉模式的稻田气体排放变化特征
6.1.1 稻田CH_4排放特征
6.1.2 稻田N_2O排放特征
6.2 不同灌溉模式的稻田土壤相关指标变化特征
6.2.1 土壤铵态氮含量变化特征
6.2.2 土壤硝态氮含量变化特征
6.2.3 土壤温度变化特征
6.2.4 稻田CH_4排放通量与土壤温度的关系
7 基于Copula模型的不同灌溉模式分析
7.1 指标及权重的确定
7.2 一级评价指标值检验
7.3 参数估计与检验
7.4 模型综合评价指数的确定及模式优选
8 讨论与结论
8.1 讨论
8.1.1 不同灌溉模式的水稻生长动态变化
8.1.2 不同灌溉模式的水稻生理指标变化
8.1.3 不同灌溉模式的水稻产量及水分利用效率变化
8.1.4 不同灌溉模式的稻田温室气体排放变化
8.1.5 基于Copula模型的不同灌溉模式评价
8.2 结论
8.3 研究展望
致谢
参考文献