不同生物炭及其施加方式对稻田水土养分供应动态以及水稻生长的影响

摘要

生物炭因其优良的物理化学以及生物学特性，在农业生产、农业废弃物资源化利用以及因农业氮、磷流失造成的农业面源污染的防控领域得到了广泛研究。然而由于不同研究之间的试验条件差异巨大，导致不同研究之间往往缺乏直接可比较性。特别是针对不同生物炭施加方式对于作物生长、田面水与土壤养分动态的影响研究十分匮乏。
　　本文采用水稻盆栽试验，设置小麦秸秆与锯末两种生物炭材料;500℃与700℃两种烧制温度;0.5％与3.0％(w/w)两种生物炭施加量;两种生物炭施加方式:全层混施与表层混施。研究结果如下:
　　1、不同生物炭处理及其施加方式对稻田田面水中氮磷养分动态变化的影响
　　不同生物炭处理及施加方式均降低了水稻田面水NH4+-N、NO3--N、TN的损失风险。水稻施肥前期，生物炭对其防控效果更佳。生物炭对田面水中NH4+-N的控制效果最为显著，各生物炭处理较施肥对照平均减幅18.00％。在本试验条件下，高施加量生物炭(3.0％)对田面水铵态氮的控制效果优于低施加量(0.5％)处理，高温(700℃)煅烧的生物炭处理优于低温(500℃)煅烧处理，生物炭表层混施优于全层混施。不同生物炭处理及施加方式均提高了田面水总磷浓度，有增加水稻田面水总磷损失风险的趋势。
　　2、不同生物炭及其施加方式对水稻生长及产量的影响
　　本实验条件下，生物炭添加均促进了水稻增产，不受材料、烧制温度、施加量和施加方式的影响。其中，生物炭表层混施处理效果的增产效果优于全层混施处理，比全层混施处理增加7.80％～20.99％。生物炭表层混施处理相对于全层混施能够缩短水稻生育期，成熟期SPAD值与NDVI总体上小于施肥对照。
　　3、不同生物炭处理及其施加方式对水稻土壤养分的影响规律
　　不同生物炭处理及其施加方式均减少了土壤中NH4+-N含量。其中，施加高量(3.0％)生物炭仅在水稻分蘖期高于低量(0.5％)炭处理;麦秆生物炭处理低于锯末生物炭处理;生物炭表层混施低于全层混施。生物炭施入方式对土壤中NO3--N含量的影响截然不同，全层混施均减少了土壤中NO3--N含量;而表层混施均增加了土壤中NO3--N含量。
　　不同生物炭处理及其施加方式有增加根区土壤中NH4+-N含量的趋势。施加麦秆生物炭时，低施炭量(0.5％)处理优于高施炭量(3.0％)处理，而锯末生物炭与之相反，高施炭量(3.0％)增加效应更为显著。不同生物炭全层混施有增加根区土壤中NO3--N含量的趋势，高施炭量(3.0％)处理优于低施炭量(0.5％)处理。不同生物炭表层混施，增加了根际土壤中的NO3--N含量，减少了非根际土壤中的NO3--N含量。
　　不同生物炭及其施加方式均提高了土壤以及根区土壤中的总磷含量。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 生物炭的概念与性质

1．1．1 生物炭的概念

1．1．2 生物炭的物理性质

1．1．3 生物炭的化学性质

1．2 生物炭在农业中的应用

1．2．1 生物炭对土壤理化性质的影响

1．2．2 生物炭对农田土壤养分流失的影响

1．2．3 生物炭对植物生长与作物产量的影响

1．3 生物炭在环境中的应用

1．3．1 生物炭对农业面源污染防控的影响

1．3．2 生物炭对农田温室气体减排的影响

1．4 本研究的目的、意义与内容

1．4．1 研究目的与意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 研究技术路线图

第二章 试验材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验设计

2．3 测定项目与方法

2．3．1 水稻田面水的采集与测定

2．3．2 水稻生理指标的测定

2．3．3 水稻的收获指标的测定

2．3．4 水稻土壤的采集与测定

2．4 数据分析

第三章 不同生物炭处理及其施加方式对稻田田面水中氮磷养分动态变化的影响

3．1 结果

3．1．1 生物炭对稻田田面水铵态氮动态变化的影响

3．1．2 生物炭对稻田田面水硝态氮动态变化的影响

3．1．3 生物炭对稻田田面水总氮动态变化的影响

3．1．4 生物炭对稻田田面水总磷动态变化的影响

3．2 讨论

3．3 小结

第四章 不同生物炭处理及其施加方式对水稻各生育期土壤养分的影响规律

4．1 结果与分析

4．1．1 生物炭对土壤氮素动态变化的影响规律

4．1．2 生物炭对根际与非根际土壤氮素动态变化的影响规律

4．2 小结

第五章 不同生物炭及其施加方式对水稻生长及产量的影响

5．1 结果

5．1．1 施加生物炭对水稻生长的影响

5．1．2 施加生物炭对水稻产量的影响

5．1．3 施加生物炭对水稻产量构成因子的影响

5．1．4 施加生物炭对水稻收获指数的影响

5．2 讨论

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 本研究主要结论

6．2 需要进一步研究的问题

参考文献

致谢