生物质炭对黑土土壤团聚体稳定性及活性有机碳影响

摘要

东北黑土作为宝贵的土地资源，土壤肥沃，适宜作物生长，是东北地区粮食增产增收的重要保障，但随着开垦年限的增加，黑土土壤退化严重，水土流失，土层变薄，有机质下降，影响着当地农业的稳产高产及可持续发展。生物质炭因具有较高的碳含量、多孔、高比表面积、高生物稳定和化学稳定等特点，对提高土壤有机质含量，改善土壤理化性质具有重要作用，因此，本研究通过田间定位试验，施入30t·hm2(C4)、15t·hm2(C3)、3t·hm2(C2)、1.5 t·hm2(C1)和0t·hm2(CK)5个生物质炭水平，定期分层采集(0-20 cm、20-40 cm)的土壤样品，在室内测得土壤物理指标和团聚体分布，测定土壤及各级团聚体中有机碳及活性有机碳含量，并分析土壤总有机碳与活性有机碳含量的相关关系，分析生物质炭对黑土农田土壤团聚体特征、有机碳及活性有机碳组分分布的影响，为全面了解生物质炭对改良黑土土壤状况、农田生态环境效应及其农业应用提供一定的科学依据。主要研究结果如下: 1.生物质炭显著提高收获期0-20 cm土层土壤含水量，降低土壤容重和土壤比重，提高土壤孔隙度。对20-40 cm土层土壤容重、土壤比重和土壤孔隙度影响结果差异不显著。 2.生物质炭显著提高＞2 mm粒级团聚体含量而显著降低＜0.053 mm粒级团聚体含量，同时显著降低0-20 cm土层0.25-0.053 mm粒级团聚体含量。生物质炭显著提高团聚体平均质量直径和＞0.25 mm粒径团聚体含量，同时显著提高0-20 cm土层团聚体几何平均直径。 3.生物质炭显著提高0-20 cm土层土壤有机碳、酸水解有机碳组分Ⅰ、Ⅱ和易氧化有机碳含量，降低土壤水溶性有机碳含量，播种期热水提取有机碳含量提高3.71％-27.61％。在20-40 cm土层土壤水溶性有机碳含量显著提高，收获期土壤有机碳、酸水解有机碳组分Ⅰ和易氧化有机碳含量均有所增加。土壤总有机碳含量与热水提取有机碳、酸水解有机碳组分Ⅰ、Ⅱ和易氧化有机碳含量呈极显著正相关关系。 4.生物质炭显著提高了0-20 cm土层和20-40 cm土层收获期不同粒级土壤团聚体总有机碳、酸水解有机碳组分Ⅱ和易氧化有机碳含量，显著增加收获期＞2 mm、2-0.25 mm和0.25-0.053 mm粒径团聚体酸水解有机碳组分Ⅰ和热水提取有机碳含量。降低收获期0-20 cm土层不同粒级土壤团聚体水溶性有机碳含量，显著提高20-40 cm土层不同粒级土壤团聚体水溶性有机碳含量。 5.生物质炭提高0-20 cm土层＞2 mm粒径团聚体有机碳及各活性有机碳贡献率。降低了0-20cm土层0.25-0.053 mm和＜0.053 mm粒径团聚体总有机碳、热水提取有机碳和易氧化有机碳贡献率，增加了收获期20-40 cm土层0.25-0.053 mm粒径团聚体总有机碳、酸水解有机碳组分Ⅰ和热水提取有机碳贡献率。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究的目的与意义

1．2 国内外研究动态和趋势

1．2．1 生物质炭

1．2．2 生物质炭对土壤物理性质的影响

1．2．3 生物质炭对土壤团聚体的影响

1．2．4 生物质炭对土壤有机质的影响

1．2．5 生物质炭对土壤活性有机碳的影响

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．1．1 实验区概况

2．1．2 供试材料

2．2 试验设计与方法

2．2．1 取样时间

2．2．2 测定指标及方法

2．3 数据统计与分析

3 结果分析

3．1 生物质炭对土壤物理性质影响

3．1．1 生物质炭对土壤含水量影响

3．1．2 生物质炭对土壤容重影响

3．1．3 生物质炭对土壤比重影响

3．1．4 生物质炭对土壤孔隙度影响

3．2 生物质炭对土壤团聚体分布及稳定性的影响

3．2．1 生物质炭对土壤团聚体分布影响

3．2．2 生物质炭对土壤团聚体稳定性影响

3．3 生物质炭对土壤有机碳及活性有机碳组分影响

3．3．1 生物质炭对土壤有机碳影响

3．3．2 生物质炭对土壤水溶性有机碳影响

3．3．3 生物质炭对土壤热水可提取碳影响

3．3．4 生物质炭对土壤酸水解有机碳组分Ⅰ影响

3．3．5 生物质炭对土壤酸水解有机碳组分Ⅱ影响

3．3．6 生物质炭对土壤易氧化有机碳影响

3．3．7 生物质炭对土壤活性有机碳组分分配影响

3．3．8 土壤活性有机碳与总有机碳相关关系

3．3．9 土壤有机碳组分与团聚体稳定性主成分分析

3．4 生物质炭对土壤团聚体有机碳及其活性有机碳组分影响

3．4．1 生物质炭对土壤团聚体有机碳影响

3．4．2 生物质炭对土壤团聚体水溶性有机碳影响

3．4．3 生物质炭对土壤团聚体热水提取有机碳影响

3．4．4 生物质炭对土壤团聚体酸水解有机碳Ⅰ组分影响

3．4．5 生物质炭对土壤团聚体酸水解有机碳Ⅱ组分影响

3．4．6 生物质炭对土壤团聚体易氧化有机碳影响

4 讨论

4．1 生物质炭对土壤物理性质影响

4．2 生物质炭对土壤团聚体分布及稳定性影响

4．3 生物质炭对土壤及土壤团聚体有机碳影响

4．4 生物质炭对土壤及土壤团聚体水溶性／热水提取和易氧化有机碳影响

4．5 生物质炭对土壤及土壤团聚体酸水解有机碳组分影响

4．6 生物质炭对土壤团聚体有机碳组分贡献率影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文