复合稻田生态系统温室气体交换及其综合增温潜势

研究稻田CO2、CH4、N2O等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价复合稻田生态系统在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为稻鸭、稻鱼复合种养模式的发展提供依据。2006年采用静态箱法研究了养鸭稻田（RD）、养鱼稻田（RF）和常规淹水稻田（CK）的CH4、N2O的排放量。水稻整个生育期间,RD、CK和RF的CH4排放量分别是19.11、26.71g/m^2和25.01g/m^2;N2O排放量分别是0.237、0.229、0.237g/m^2。采用干物质积累法测得,水稻整个生长期内RD处理地上稻株对CO2的净固定量为2766.4g/m2,RF为2759.59g/m^2,CK为2533.9g/m^2。采用土壤有机碳库的变化估算土壤CO2净交换通量,水稻整个生育期间,三类稻田土壤亚系统均表现为对CO2的净固定,相当于固定CO2量分别为RD675.55g/m^2、CK575.43g/m^2、RF562.62g/m^2。三类稻田温室气体的交换均表现为CO2的净吸收、CH4、N2O的净排放,综合增温潜势以RD为最低。稻田养鸭能显著减少甲烷排放,降低增温潜势,其减缓综合温室效应的潜力是常规淹水稻田的1.6倍左右。     

稻鸭共育对稻田水体藻类群落的影响

稻鸭共育技术是我国传统稻田养鸭技术的继承和发展,鸭子全程露宿放养赋予稻田养鸭新的稻鸭共育机制,形成了以稻田为基础、种稻为中心、家鸭野养为特点的自然生态和人为干预相结合的复合生态系统。这种养殖方法,利用雏鸭旺盛的杂食性,吃掉稻田里的杂草和害虫,利用鸭子不间断的活动产生中耕浑水效果,刺激水稻生长,同时鸭的粪便可作为肥料1,稻鸭共育技术具有控虫防病、除草松土、培肥土壤、 改善水稻群体结构、甲烷减排等方面的作用1,2。       

稻鱼共作生态系统浮游植物群落结构和生物多样性

稻鱼共作技术是中国传统农业的精华,通过对稻鱼共作系统水体浮游植物的种类组成、密度、生物量及多样性进行分析,明确该系统中浮游植物数量变化特性,为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据。结果表明,稻田生态系统中浮游植物群落包含蓝藻门、甲藻门、隐藻门、裸藻门、绿藻门和硅藻门等6门,共38属93种。稻鱼共作显著增加稻田水体浮游植物的密度和生物量,降低硅藻和蓝藻的优势度,增加绿藻和裸藻的优势度,提高了稻田水体浮游植物多样性指数。     

稻鸭共作生态系统中N2O排放及经济效益评价

稻鸭共作技术是中国传统农业的精华,研究稻鸭共作生态系统中N2O排放产生的环境效应并对其经济价值进行评价,为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据.采用静态箱技术,研究稻鸭共作生态系统N2O排放规律,并运用增温潜势对稻鸭共作生态系统N2O排放的温室效应及经济效益进行了估算.结果表明,稻鸭共作生态系统N2O排放呈现明显的日变化和季节变化.N2O日变化与鸭子的活动呈现明显的相关性,其排放峰值出现在清晨和16:00;N2O季节变化幅度较大,排放峰值出现在水稻成熟期.在施用等量基肥条件下,稻鸭稻田排放的N2O高于常规稻田,其平均排放通量分别为(149 46±25.81)μg·m-2·h-1和(138.84±25.26)μg·m-2·h-1,产生的温室效应成本分别为283.14yuan·hm-2和265.47yuan·hm-2.除去N2O排放产生温室效应的环境成本,采用稻鸭生态种养技术的经济效益为7687.66yuan·hm-2,比常规不养鸭稻田增加1932.33 yuan·hm-2.可见,稻鸭共作技术仍具有较好的推广价值.     

稻鸭共作对甲烷排放的影响

利用密闭箱技术,于2006和2007年研究了稻鸭复合系统CH₄的排放规律及影响因素.结果表明：与常规淹水稻田（CK）相比,由于鸭子的活动,养鸭稻田（RD）的田面水溶解氧浓度(DO)增加,CH₄的排放显著减少.2006年RD的平均CH₄排放通量为（6.84±1.49） mg·m^-2·h^-1,比CK的（10.17±1.25）mg·m^-2·h^-1降低32.7%,CH₄排放总量为（19.34±1.15） g·m^-2,比CK的（26.25±2.17） g·m^-2减少26.3%; 2007年RD的平均CH₄排放通量为(7.68±0.74) mg·m^-2·h^-1,比CK的（9.53±0.40）mg·m^-2·h^-1降低19.0%, CH₄排放总量为（18.41±1.05）g·m^-2,比CK的（22.81±0.75） g·m^-2减少19.3%.在水稻全生育期,各处理CH₄的排放通量分别在分蘖期和抽穗期出现2个排放高峰;CH₄排放通量的季节变化与土壤温度和土壤水溶性有机碳含量呈显著正相关,但与土壤总有机碳含量相关不显著.     

稻鸭共育稻田水体藻类动态变化

稻鸭共育技术作为稻田复合种养模式,是有效控制常规稻作生态污染的重要技术途径.通过对不同时期稻田藻类群落种类、密度、生物量及环境因子进行测定,研究稻鸭共育稻田水体藻类动态变化规律.结果表明,稻田藻类群落包括蓝藻门、绿藻门、硅藻门、裸藻门,隐藻门及甲藻门共6门、38属、108种.随着水稻发育进程,藻类优势种单位生物量增加,前期皆以银灰平裂藻、栅藻等为优势种,后期对照以方鼓藻,灿烂颤藻,短小舟形藻等为优势种,而放鸭区优势种皆是裸藻门,包括绿色裸藻,尖尾裸藻,梭形裸藻等.稻鸭共育稻田水体藻类初期有个适应期,在放鸭后15d左右藻类密度及生物量显著下降,之后开始上升.与常规对照相比,稻鸭共育藻类密度及生物量较低,放鸭对稻田水体生态系统的影响主要体现在放鸭45d以后,表现为水体全P增加,全N减少,藻类多样性下降,优势种发生变化.环境因子与藻类相关分析表明,全磷与裸藻生物及藻类总生物量存在显著正相关,相关系数分别为0.697、0.625,而全N与藻类相关性不显著.