不同再生稻栽培模式碳足迹与经济效益评估

通过大田试验,在湖北省武穴市花桥镇设置不同再生稻栽培模式:常规人工插秧模式CK与2个机插秧优化栽培模式OM1、OM2,探究不同栽培模式下稻田甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放、碳足迹以及净生态系统经济效益,为再生稻低碳丰产栽培提供理论依据。结果显示,栽培模式显著影响CH_(4)排放,但对N_(2)O排放影响不显著;OM2模式CH_(4)周年累积排放量相比CK和OM1模式分别降低43.5%和26.3%;栽培模式显著影响水稻产量与碳足迹;与CK、OM1模式相比,OM2模式头季产量显著增加15.2%与5.8%;再生季产量显著提高44.2%和34.7%;优化模式OM2相对于CK与OM1显著降低了碳足迹,降幅分别为40.0%和24.0%;OM2模式净生态系统经济效益最高为20 768 CNY/hm^(2),分别是CK与OM1模式的1.38与1.28倍。研究结果表明,OM2相比其他模式降低了CH4排放和碳足迹,提高了水稻产量和净生态系统经济效益。

基于DNDC模型评估湖北省不同稻作系统不同管理措施温室气体排放的周年变化

为了探究不同管理措施对湖北省主要稻作系统CH4和N2O周年排放的影响,利用田间观测数据验证DNDC模型后,结合地理信息系统(ArcGIS)模拟和测算湖北省不同稻作系统温室气体的周年排放。本研究于2019年在鄂西北的枣阳市设置水稻-小麦(RW)、水稻-再生稻(RO)稻作系统,在鄂东南的武穴市设置RO、水稻-油菜(RR)稻作系统,在江汉平原的潜江市设置RW、RO、RR稻作系统,每个稻作系统均设置常规栽培和优化栽培(包括氮肥深施、节水灌溉、秸秆还田等)两个模式,通过静态箱法测定温室气体CH4和N2O的周年排放特征。大田验证试验结果显示,不同稻作系统不同栽培模式下CH4和N2O排放实测值与模拟值归一化均方根误差(NRMSE)值为19.3%~24.2%,模型拟合度在可接受范围之内。DNDC模型模拟和估算结果表明,湖北省稻作区增温潜势(GWP)表现为江汉平原>鄂东南>鄂西北,不同区域稻作系统CH4的排放总量、N2O的排放总量和GWP均表现为RW>RO>RR。优化栽培管理模式可以明显减少CH4和N2O排放,与常规栽培管理模式相比,优化栽培管理模式下RW、RO和RR的单位面积CH4排放量分别降低9.5%~18.0%、7.3%~18.4%和18.2%~22.4%,N2O排放量分别降低4.2%~14.2%、6.9%~24.7%和8.8%~18.1%。优化栽培管理后,各地区的GWP表现为,鄂西北:襄阳>十堰>神农架;鄂东南:黄冈>咸宁>武汉>黄石>鄂州;江汉平原:荆州>荆门>孝感>随州>天门>仙桃>潜江。优化栽培管理模式下鄂西北、鄂东南和江汉平原稻田CH4周年排放总量较常规栽培管理模式分别降低11.8%、14.4%和16.3%,稻田N2O周年排放总量分别降低82.4%、77.5%和83.0%。本研究结果表明,DNDC模型可以较好地模拟湖北省不同稻作系统下温室气体的排放,同时优化稻作管理模式对稻田生产具有好的减排效果,为在湖北省推广该模式提供理论依据。