关中平原农田生态系统不同秸秆还田模式的功能研究

【摘要】：关中平原地处陕西省中部，是我国重要的商品粮产区。本文以关中平原不同秸秆还田模式的农田生态系统为对象，运用生态学原理和系统分析方法，分析了各模式的物质循环、能量流动、能值分析和价值流的特征，探讨了不同模式下的生态功能。主要结论有： （1）小麦和玉米对营养元素的吸收量表现为N＞K＞P，且玉米的吸收量、归还量均大于小麦，而土壤中三者的贮量表现为K＞N＞P。小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎直接还田（WH-MC）模式的吸收量最大，最小的是小麦秸秆不还田-玉米秸秆不还田（WN-MN）模式。 （2）小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎还田的总投能、有机能投入、有机能/无机能、能流循环指数均最高，分别为7.12×10~(10)J·hm~(-2)、5.44×10~(10)J·hm~(-2)、3.25和0.76；光能利用率最高的模式是小麦秸秆粉碎-玉米秸秆粉碎覆盖，为0.669%；能量转化率最高的是小麦秸秆不还田-玉米秸秆不还田，为6.05。小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎模式得分最高，达到0.792。 （3）不可更新工业辅助能值投入占系统总能值投入的比重最大,其中化肥能值投入比重最高。能值产出方面，小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎还田（WH-MC）模式的产出水平最高，达到7.60×10~(15)sej·hm~(-2)·-a。小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎还田（WH-MC）模式的净能值产出率最高、环境负载率最低、能值反馈率最大、产投比最大，分别为2.52、1.13、75.90%和1.39。 （4）总产值和净产值以小麦不还田-玉米秸秆粉碎为最高，分别为33723.84元·hm~(-2)、21737.84元·hm~(-2)，小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎覆盖最低，为30500.03元·hm~(-2)、18053.03元·hm~(-2)。综合评判得分最大的是小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎，最小的是小麦秸秆不还田-玉米秸秆不还田(WN-MN)，分别为0.982和0.740。 （5）从生态系统的功能来看，小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎是该区种植业生产的最佳模式，可大力推广。 【关键词】：秸秆还田 生产模式 功能 农田生态系统 关中平原
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S141;S181
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景与意义11
• 1.2 国内外研究综述11-14
• 1.2.1 农业生态系统的物质循环研究12
• 1.2.2 农业生态系统的能量流动研究12-13
• 1.2.3 能值理论及其应用研究13
• 1.2.4 农业生态系统的价值流研究13-14
• 1.3 研究区概况14
• 1.4 试验设计14-16
• 第二章 不同秸秆还田模式的营养元素循环特征16-21
• 2.1 研究内容与方法16-17
• 2.1.1 作物营养元素的吸收、贮存和归还量计算16
• 2.1.2 样品采集与 N、P、K 的测定16-17
• 2.2 作物营养元素的生物循环17-19
• 2.3 小结19-21
• 第三章 不同秸秆还田模式的能量流动分析21-26
• 3.1 研究内容与方法21-23
• 3.1.1 数据收集21
• 3.1.2 物质的折能系数21
• 3.1.3 能流计算方法21
• 3.1.4 绘制能流图21
• 3.1.5 能流指标评价方法21-23
• 3.2 秸秆还田生产模式的投能结构与水平分析23-24
• 3.3 秸秆还田生产模式的投能效率24
• 3.4 秸秆还田模式的能流指标分析24-25
• 3.5 小结25-26
• 第四章 不同秸秆还田模式的能值分析26-35
• 4.1 研究内容与方法26-31
• 4.1.1 数据资料的收集26
• 4.1.2 绘制能值图26
• 4.1.3 编制能值分析表26
• 4.1.4 建立能值分析指标26-31
• 4.2 不同秸秆还田模式的能值投入结构分析31-32
• 4.2.1 可更新能值投入31
• 4.2.2 不可更新工业辅助能投入31-32
• 4.3 不同秸秆还田模式的能值产出分析32
• 4.4 不同秸秆还田模式的能值指标分析32-34
• 4.4.1 能值自给率32
• 4.4.2 净能值产出率32-33
• 4.4.3 能值投入率33
• 4.4.4 环境负载率33
• 4.4.5 能值反馈率33
• 4.4.6 能值产投比33-34
• 4.5 小结34-35
• 第五章 不同秸秆还田模式的价值流分析35-42
• 5.1 研究内容与方法35-36
• 5.1.1 数据收集35
• 5.1.2 确定系统边界35
• 5.1.3 资金量的计算35-36
• 5.1.4 价值流指标体系36
• 5.1.5 价值流指标评价方法36
• 5.2 不同秸秆还田模式的经济效益比较36-40
• 5.3 不同秸秆还田模式价值流指标的评价40-41
• 5.4 小结41-42
• 第六章 主要结论42-43
• 6.1 结论42-43
• 参考文献43-46
• 致谢46-47
• 作者简介47

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