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生物炭对土壤质量及王草产量、品质的影响

吴鹏豹  
【摘要】:生物炭作为一种具有高度物理、化学、生物稳定性的富碳土壤改良剂,对增加土壤碳库贮量、提高土壤肥力以及维持土壤生态系统平衡有着重大意义。本论文以炭土比为0%-1.0%的生物炭处理花岗岩砖红壤,通过对与土壤质量相关的关键组分、性状和过程,以及生物炭与土壤结构随时间变化的关系的研究,揭示生物炭对土壤质量相关指标和王草产量、品质的影响规律,以及生物炭在土壤中的分布、迁移规律。为减少人类活动对CO2排放和在牧草及其他作物生产中大面积推广应用生物炭提供技术与理论支撑。具体研究结果如下: (1)18个月内,通过4次采样测定土壤容重、自然含水量、毛管持水量、总孔隙度、稳定渗透率和穿透阻力6项物理性状指标,结果显示,与对照相比,生物炭处理对王草地以上6指标影响均不显著,但显著改善柱花草地部分物理性状指标,如0.5%生物炭处理,第三次采样时,显著增加土壤总孔隙度5.68%,1.0%生物炭处理,第一次采样时,其总孔隙度显著增加7.27%,第三次采样时,其稳定渗透率显著却降低62.96%,第四次采样时,其毛管持水量显著增加20.52%。 通过测定第一、四次采样的土壤全N含量以及四次采样的土壤有效P、K素含量,结果显示生物炭处理显著增加第一采样中柱花草地、第四次采样中王草地的全N含量;对柱花草地的有效P影响不显著,但对王草地的有效P影响不同,如第四次采样时,0.1%生物炭处理的土壤有效P显著增加56.85%;生物炭处理显著增加柱花草地活性K含量,如第一至第三次采样中,1.0%生物炭处理的活性K分别显著增加38.50%、90.90%、110.76%,然而对王草地的土壤活性K影响不显著。 (2)与对照相比,生物炭处理有降低王草产量的趋势,但差异不显著。生物炭处理整体降低了王草营养品质(CP、EE、NFE、Ash、ADF)。如王草第三刈割中,0.1%处理的无氮浸出物含量显著低于对照,降幅为13.95%,0.5%、1.0%处理的粗灰含量分别显著高于对照22.15%、17.69%;第六次刈割中,0.5%处理的粗蛋白含量、粗脂肪含量分别显著低于对照25.92%、20.25%,而0.1%处理的粗纤维含量显著高于对照14.85%。通过对王草产量、营养品质进行灰色关联度分析,表明对照的平均关联度最高,其中0.5%处理显著低于对照,说明炭土比为0.5%的生物炭处理降低了王草产量、营养品质的综合品质。 (3)与对照相比,0.5%、1.0%生物炭处理的水稳性团聚体GMD分别提高15.64%、10.80%,5mm水稳性团聚体含量分别增加98.75%、88.37%;1.0%生物炭处理下的3-5mm、2~3mm和0.5-1mm粒级水稳性团聚体总碳含量比对照分别增加32.24%、39.31%与306.36%;1.0%生物炭处理下的5mm粒级的水稳性团聚体的总碳分配比例比对照增加90.44%。综合分析认为,生物炭对改善种植柱花草的花岗岩砖红壤团聚结构,增加土壤总碳含量有积极意义。


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