收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

秸秆生物质炭对作物产量影响及其机制研究

王贺东  
【摘要】:当前,我国面临土壤退化和作物秸秆资源化利用难两个重要问题。由作物秸秆等农业废弃物制备成的生物质炭返还到农田土壤中已成为一种新的土壤培肥模式。秸杆炭化不仅为秸秆资源利用提供一条新的有效途径,炭化生成的生物质炭还田还被认为是一种快速提高土壤有机碳储量、减缓气候变化、改良土壤的有效措施。此外,生物质炭施用于农田土壤还能提高作物的生产力。但是作物生产力对生物质炭施用的响应,因气候类型、土壤类型、作物类型、施用量、制炭工艺等因素差异存在很大的不确定性。生物质炭的增产机制并不是很清楚。因此,本研究首先通过生物质炭组分分离试验探讨生物质炭中结构和养分对作物生产力影响,探究生物质炭各组分如何协调土壤养分运移与吸收;通过水稻根际土壤性质和根系与地上部生长结合,探究生物质炭在土壤-作物系统中对作物生长影响机制;与此同时,通过田间试验验证生物质炭对作物生产力影响机制及其年际效应。研究结果如下:1)通过将生物质炭本身养分与碳骨架分离试验发现,在同肥力水平土壤生物质炭各组分对小白菜产量无显著影响,但在高肥力土壤,与对照相比,生物质浸提液处理和碳骨架处理具有更高的根冠比。添加生物质炭及不同组分显著降低了小白菜体内硝酸盐含量,但对小白菜地上部分可溶性蛋白和可溶性糖含量无显著影响。生物质炭组分对小白菜VC含量的影响与土壤肥力水平相关。此外,不同肥力土壤小白菜产量差异和土壤氮、磷和钾等营养元素的有效性呈正相关关系,而小白菜中硝酸盐含量与钾含量呈显著负相关关系,而这可能是生物质炭降低小白菜硝酸盐含量的主要原因。2)生物质炭施用对水稻根系形态及根际土壤性质的影响试验表明:对于水稻产量,在低肥力土壤上,施炭处理都显著提高了水稻产量增产幅度62%~63%,但不同施用量间无显著差异;在高肥力土壤上,1%施炭量显著提高了水稻产量,增产幅度达143%,但2%处理无显著增产效果。生物质炭对水稻秸秆和根系生物量与根系形态的影响与土壤本身肥力和生育时期有一定相关性。在高肥力土壤上,分蘖期2%施炭处理显著提高了根和秸秆生物量,在成熟期1%施炭处理显著提高秸秆生物量;在低肥力土壤,分蘖期施炭处理都显著提高了根和秸秆生物量,但是拔节抽穗期,2%处理显著降低了根和秸秆生物量,在成熟期,1%施炭处理又显著提高了秸秆生物量。生物质炭对水稻根系形态影响表现为:分蘖期无显著影响,在拔节抽穗期施炭处理显著抑制了总根长、总表面积和总根尖数,但是在成熟期,1%施炭处理与不施炭相比显著提高。此外,低肥力土壤成熟期根系参数与拔节抽穗期相比出现了抑制作用,这可能与后期养分供应不足有关。生物质炭在增加水稻产量和生物量的同时,由于养分稀释作用,从而降低了氮磷浓度,但是钾浓度显著增加。施炭抑制了水稻分蘖期根系活力,而在拔节抽穗期1%生物质炭处理显著提高了高肥力土壤根系活力。此外,生物质炭施用协调根际养分在根际分布的同时,也增加根际土壤酶活性以及微生物数量。生物质炭对水稻土壤pH影响较小,但显著提高了根际和非根际土壤SOC、全氮、有效磷、速效钾,但各种养分分布与生育期有一定相关性。全氮前期根际土含量高,后期基本一致;速磷含量前期根际土高,后期非根际含量高;而速效钾含量前期非根际土高,后期根际含量高。生物质炭还显著提高了根际土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氩酶酸性磷酸酶、中性磷酸酶活性,与此同时根际和非根际微生物量碳氮也有显著提高,其中微生物量氮提高最为显著。3)生物质炭施用对玉米和马铃薯产量影响与施用量和施用年限密切相关。与不施炭相比,在施用后的第一年(2015),生物质炭低施用量(20 t/hm2)显著提高了玉米和马铃薯产量,当生物质炭施用量提高到40 t/hm2时,玉米产量也显著提高,而马铃薯增产效果消失。生物质炭施用第二年(2016),增产效果消失。马铃薯产量的提高主要是由于经济产量(直径5cm马铃薯产量)的提高。生物质炭施用对马铃薯品质的影响与年限有关。与不施炭相比,施炭后第一年(2015)和第二年(2016)分别出现了还原糖含量与干物质和淀粉含量显著降低的现象。生物质炭对玉米根系的影响也与施用量和施用年限有关。在施用生物质炭后第一年(2015)施用生物质炭显著(p0.05)增加了总根长,总面积,平均直径,根系总体积和根尖数。而在第二年,各项参数均未显著提高。这与产量结果有高度相关性。除此之外,玉米试验和马铃薯试验在施用生物质炭后显著提高了土壤SOC、和速效钾含量,而玉米试验pH和有效磷无显著提高,马铃薯试验在显著提高速效磷含量同时,还显著增加土壤C/N比和电导率,这在施炭后的两年基本保持一致。而对马铃薯试验土壤pH和全氮含量的影响与生物质炭施用年限有关。与对照相比,生物质炭施用后第一年土壤pH显著增加而第二年无显著变化;而全氮含量在生物质炭施用后第一年后无显著变化,在第二年显著增加。综上,在本试验中,生物质炭对玉米、马铃薯和水稻产量都有显著促进作用。但作物产量的提高与生物质炭对土壤孔隙度和肥力的提高无必然联系。生物质炭对做产量的影响与对作物根系形态的影响有一定正相关性。关于生物质炭组分中,生物质炭中碳骨架和生物质炭本身养分对小白菜品质的影响没有显著。生物炭通过协调根际土壤养分、酶与微生物,从而影响根系的生长,而根系生长的优劣直接关系作物生长以及最终产量。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 周加顺;郑金伟;池忠志;刘晓雨;潘根兴;郑聚锋;李恋卿;张旭辉;程琨;;施用生物质炭对作物产量和氮、磷、钾养分吸收的影响[J];南京农业大学学报;2016年05期
2 刘文辉;梁翔宇;孙小涵;白宇馨;;生物质炭作为土壤改良剂在农业上的应用研究进展[J];中国资源综合利用;2020年06期
3 李桥;高屿涛;;生物质炭对水中重金属吸附研究进展[J];低碳世界;2016年22期
4 代琳;聂颖;冯露;许毛毛;丁弈君;徐红涛;王宏燕;;生物质炭施入对白浆土碳氮变化的影响[J];浙江农业学报;2016年10期
5 张登晓;周惠民;潘根兴;李恋卿;郑金伟;;城市园林废弃物生物质炭对小白菜生长、硝酸盐含量及氮素利用率的影响[J];植物营养与肥料学报;2014年06期
6 白淑坤;陈科彤;周涛;包崇军;;生物质炭在工业硅冶炼中的应用研究[J];有色金属(冶炼部分);2015年02期
7 李飞跃;谢越;石磊;李孝良;李粉茹;汪建飞;;稻壳生物质炭对水中氨氮的吸附[J];环境工程学报;2015年03期
8 郭彦蓉;曾辉;刘阳生;李占宇;;生物质炭修复有机物污染土壤的研究进展[J];土壤;2015年01期
9 王丽渊;丁松爽;刘国顺;;生物质炭土壤改良效应研究进展[J];中国土壤与肥料;2014年03期
10 黄韡;吴承祯;钱莲文;;生物质炭对土壤和土壤微生物影响的研究进展[J];武夷学院学报;2014年02期
11 郭悦;唐伟;代静玉;胡林潮;朱青藤;王蕾;;洗脱处理对生物质炭吸附铜离子行为的影响[J];农业环境科学学报;2014年07期
12 李保强;刘钧;李瑞阳;李文东;冯玉杰;宫金鑫;;生物质炭的制备及其在能源与环境领域中的应用[J];生物质化学工程;2012年01期
13 王典;张祥;姜存仓;彭抒昂;;生物质炭改良土壤及对作物效应的研究进展[J];中国生态农业学报;2012年08期
14 周桂玉;窦森;刘世杰;;生物质炭结构性质及其对土壤有效养分和腐殖质组成的影响[J];农业环境科学学报;2011年10期
15 余向阳;王冬兰;母昌立;刘贤进;;生物质炭对敌草隆在土壤中的慢吸附及其对解吸行为的影响[J];江苏农业学报;2011年05期
16 刘玉学;刘微;吴伟祥;钟哲科;陈英旭;;土壤生物质炭环境行为与环境效应[J];应用生态学报;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 文贞;刘玉真;赵秀云;张桢超;;秸秆生物质炭钝化土壤重金属的稳定性研究[A];中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会摘要集[C];2017年
2 张振;盛昌栋;;生物质灰综合利用的研究[A];第十二届长三角能源论坛——互联网时代高效清洁的能源革命与创新论文集[C];2015年
3 ;户用生物质炉具通用技术条件——北京市地方标准[A];2009第三届中国民用炉具研讨会暨产品展示会、2009生物质成型燃料加工设备及技术交流会会刊[C];2009年
4 王玉琪;;生物质炉具:市场前景看好,更需政府支持[A];2009第三届中国民用炉具研讨会暨产品展示会、2009生物质成型燃料加工设备及技术交流会会刊[C];2009年
5 刘勇;王连勇;杜涛;;我国生物质的回收与利用[A];2010全国能源与热工学术年会论文集[C];2010年
6 张国梁;孙照斌;;生物质致密成型技术和设备研究[A];新形势下林业机械发展论坛论文集[C];2010年
7 孙自铎;;生物质开发的前景、约束因素与对策[A];中国社会科学院第三届中国经济论坛论文集(下)[C];2007年
8 刘琼琼;胡锋;;生物质灰替代炭黑应用于轮胎垫带胶的性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 黄光群;韩鲁佳;杨增玲;刘贤;陈龙健;肖卫华;;农业生物质基础特性分析方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 唐汝江;陈汉平;王贤华;张世红;刘德昌;;生物质油应用技术[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨敏;水稻秸秆生物质炭在稻田土壤中的稳定性及其机理研究[D];浙江大学;2013年
2 俞花美;生物质炭对环境中阿特拉津的吸附解吸作用及机理研究[D];中国矿业大学(北京);2014年
3 张雨婷;生物质炭对电镀废水中六价铬的去除及机理研究[D];吉林大学;2020年
4 代琳;生物质炭制备及对白浆土改良效果和温室气体排放影响[D];东北农业大学;2017年
5 卞荣军;城市和农业废弃物生物质炭的农田环境效应及安全性与可持续性研究[D];南京农业大学;2014年
6 张燕;烘焙预处理及后成型制备高品质生物质固体燃料研究[D];东北林业大学;2016年
7 冒海燕;微波活化生物质炭制备尧结构与吸附性能研究[D];南京林业大学;2013年
8 罗钰翔;中国主要生物质废物环境影响与污染治理策略研究[D];清华大学;2010年
9 董达;生物质炭对水稻生长与稻田甲烷排放效应的影响及其机理研究[D];浙江大学;2015年
10 李望;超临界流体中生物质油分级精制方法的研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王贺东;秸秆生物质炭对作物产量影响及其机制研究[D];南京农业大学;2018年
2 刘玉明;生物质炭应用于黄淮海平原低产农作旱地增产低碳效果探讨[D];南京农业大学;2012年
3 孙晓菲;粉末生物质炭对水中氮磷吸附-解吸性能研究及流态化过程模拟[D];山东大学;2020年
4 娄颖梅;生物质炭浸提液成分分析及其蔬菜喷施应用研究[D];南京农业大学;2015年
5 李志刚;烟秆生物质炭制备及其对土壤碳氮排放的影响[D];中国农业科学院;2016年
6 赵凌宇;不同来源生物质炭对汞的去除性能和固定机制研究[D];南京师范大学;2015年
7 彭文龙;生物质炭表面物质对微生物的影响研究[D];重庆大学;2014年
8 杨旻;生物质炭降解过程中易氧化部分定量方法及性状研究[D];南京农业大学;2013年
9 秦海芝;生活废弃物生物质炭的特性研究[D];南京农业大学;2012年
10 张晓颖;生物质炭缓解桃连作障碍的效应研究[D];华中农业大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国科学院广州能源研究所研究员 生物质能源产业技术创新战略联盟副理事长、秘书长 马隆龙;生物质能源科技发展思路解读[N];中国科学报;2012年
2 本报见习记者 池涵;中国生物质能源加力“走出去”[N];中国科学报;2020年
3 群言;我市农村生物质清洁取暖改造进展顺利[N];大同日报;2020年
4 朱斌 李玛;聚焦轻工领域生物质资源高值化利用技术[N];广东科技报;2018年
5 本报记者 姚金楠;生物质电厂缘何弃用秸秆[N];中国能源报;2018年
6 记者 吴长锋;稻草变黄金:生物质电催化转化实现绿色高效升级[N];科技日报;2019年
7 本报记者 李忠峰;赵立欣代表:加大支持秸秆生物质炭化产业[N];中国财经报;2018年
8 中国工业报记者 孟凡君;我国应加大秸秆生物质炭化产业支持[N];中国工业报;2018年
9 本报记者 施维 李竟涵;加大秸秆生物质炭化产业支持[N];农民日报;2018年
10 记者 曹应森;安定万吨级秸秆生物质综合循环利用项目开工建设[N];定西日报;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978