生物炭及滴灌对京郊大棚土壤氮素残留及温室气体排放的影响

发布时间：2017-10-16 13:10

  本文关键词：生物炭及滴灌对京郊大棚土壤氮素残留及温室气体排放的影响

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【摘要】：蔬菜种植在生产管理过程中存在施肥量大、灌溉频繁等现象,而这种不合理施肥灌溉导致土壤、地表水、地下水硝态氮污染加剧以及温室气体(CO2、N2O)排放量增加等的一系列重大环境问题。本文以生物炭(B)为试验材料、局部根区交替(PRD)滴灌技术为灌溉改进措施,分别开展田间和室内两部分试验来进行目的性研究。田间试验通过在两季作物种植过程中,主要研究常规施肥下混施生物炭、实施PRD滴灌以及两者配合施用对土壤无机氮淋溶的影响;室内试验主要研究,基于目前蔬菜种植过程中常见的四种施肥模式下,添加生物炭土壤中两种温室气体的释放特征,旨在为缓解菜地土壤生态系统无机氮淋失和减少温室气体排放技术的研发提供理论依据。本文的主要结果如下:(1)田间常规施肥灌溉(CK)、PRD、B和B+PRD四个不同处理下在不同时期土壤无机氮均发生不同程度的淋溶。在63d时,M处理土壤深层(40-100cm)的各个土层无机氮含量显著增加,M+B处理下土壤剖面无机氮含量与0d相比没有显著变化,说明M+B处理可缓解土壤无机氮向剖面深层淋溶的速度。通过比较在126d、189d和234d时两种施肥处理下土壤剖面各个土层无机氮含量大小同样说明施加生物炭处理可以减缓无机氮在剖面中的淋溶。(2)在189d和234d,由于降雨量和灌溉量增加土壤无机氮发生大量淋溶,表现为剖面土壤各个土层无机氮含量显著降低。M和M+B两种施肥模式下,比较不同滴灌方式处理土壤剖面无机氮含量分布变化发现,与常规滴灌处理相比,PRD滴灌处理的土壤各个土层无机氮含量较高,即与常规滴灌技术相比,PRD滴灌技术可以降低无机氮的向深层的运移速度,减少无机氮的淋溶损失。(3)比较不同滴灌方式下,施加生物炭对0-100cm土体无机氮累积量的影响发现,当无机氮发生淋溶时,生物炭结合PRD滴灌处理下土体无机氮累积量最高,说明生物炭结合PRD滴灌与常规滴灌相比在缓解无机氮在剖面淋溶效果更显著。(4)不同施肥模式下添加生物炭对土壤系统中CO2、N2O释放产生影响的持续时间不同。CK和M模式下,添加不同用量生物炭仅在培养初期(0-1.5d)对CO2、N2O的释放产生影响,而在2-60d,添加生物炭对CO2、N2O释放的影响不明显。F和M+F模式下,生物炭输入对土壤CO2、N2O释放产生影响的持续时间较长。分别在0-14d和0-25d生物炭输入对土壤系统中CO2和N2O的释放均具有显著抑制或促进作用,而随着培养时间的延长(27-60d),这种促进作用逐渐减弱。(5)不同施肥模式下,添加生物炭对土壤系统中CO2、N2O的释放影响不同。CK和M下,添加2%生物炭对CO2、N2O累计释放量没有显著影响;施化肥(F和M+F)模式下,生物炭输入显著提高土壤中CO2和N2O的累积释放量。(6)相关分析结果表明,生物炭输入可通过改变土壤中DOC、DON和无机氮含量分别影响土壤中CO2和N2O的释放。
【关键词】：菜地 生物炭 PRD滴灌 无机氮 CO2 N2O
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153;X144
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 文献综述11-25
• 1.1 我国农田菜地现状及生产管理中面临的问题11-12
• 1.1.1 我国耕地面积现状11
• 1.1.2 我国菜地生产管理中存在的问题11
• 1.1.3 我国面源污染的现状11-12
• 1.2 农田土壤生态系统对温室气体排放的贡献以及所面临的挑战12-14
• 1.2.1 全球气候变暖12
• 1.2.2 温室气体12-13
• 1.2.3 我国农田土壤CO_2、N_2O排放及所面临的挑战13-14
• 1.3 生物炭输入对土壤氮素淋溶、CO_2、N_2O释放的影响14-22
• 1.3.1 土壤氮素淋溶14-17
• 1.3.1.1 土壤理化性质14-16
• 1.3.1.2 氮素的转化16-17
• 1.3.2 土壤CO_2释放17-20
• 1.3.2.1 土壤有机碳矿化18
• 1.3.2.2 碳源及养分18-19
• 1.3.2.3 土壤理化性质19-20
• 1.3.3 土壤氮循环和N_2O释放20-22
• 1.3.3.1 土壤理化性质。20-21
• 1.2.2.2 其他物质输入21-22
• 1.4 PRD在农业生产中的应用22-23
• 1.4.1 PRD的概念和工作原理22-23
• 1.4.2 PRD滴灌技术的研究现状23
• 1.5 问题的提出23-24
• 1.6 研究的目的、意义及内容24-25
• 1.6.1 大田试验24
• 1.6.2 室内培养24-25
• 第二章 材料与方法25-31
• 2.1 大田试验25-28
• 2.1.1 试验地概况25
• 2.1.2 试验土壤及物料性质25-26
• 2.1.3 田间管理与试验设计26-27
• 2.1.2.1 田间管理26
• 2.1.2.2 试验设计26-27
• 2.1.4 土壤样品的采集与测定27-28
• 2.1.4.1 基础土壤的采集27
• 2.1.4.2 耕层土样的采集27-28
• 2.1.4.3 剖面土壤土样的采集28
• 2.1.4.4 指标测定28
• 2.2 室内培养28-30
• 2.2.1 试验设计28-29
• 2.2.2 土样的采集及指标测定29
• 2.2.3 气样的采集及指标测定29-30
• 2.2.4 数据计算30
• 2.3 数据处理与统计分析30-31
• 第三章 生物炭和PRD对土壤基本理化性质的影响31-33
• 3.1 土壤p H31-32
• 3.2 土壤SOM、TN32-33
• 第四章 生物炭和PRD对菜地耕层土壤无机氮含量及剖面无机氮残留量的影响33-46
• 4.1 生物炭和PRD对菜地耕层土壤无机氮含量的影响33-37
• 4.1.1 土壤含水量33-34
• 4.1.2 土壤无机氮含量34-37
• 4.2 生物炭和PRD对菜地剖面土壤无机氮残留的影响37-46
• 4.2.1 不同处理下菜地土壤剖面无机氮含量的动态变化37-39
• 4.2.2 剖面土壤无机氮分布39-42
• 4.2.3 0-100cm土体剖面无机氮累积量42-44
• 4.2.4 根区（0-60cm）土壤无机氮累积量44-45
• 4.2.5 无机氮残留量45-46
• 第五章 在不同施肥模式下添加生物炭菜地土壤CO_2、N_2O释放及不同形态碳氮含量的动态变化46-59
• 5.1 不同施肥模式下施加生物炭菜地土壤CO_2释放、DOC、SMBC含量的动态变化46-51
• 5.1.1 CO_2释放特征46-48
• 5.1.2 DOC、SMBC含量的动态变化特征48-50
• 5.1.3 DOC、SMBC含量与CO_2释放量的相关性分析50-51
• 5.2 不同施肥模式下添加生物炭菜地土壤N_2O释放及不同形态氮含量的动态变化51-59
• 5.2.1 N_2O释放特征51-55
• 5.2.2 DON、无机氮含量的动态变化55-57
• 5.2.3 DON、无机氮含量与N_2O释放量的相关性分析57-59
• 第六章 结果与讨论59-68
• 6.1 研究结果59-61
• 6.1.1 大田试验59-60
• 6.1.2 室内培养60-61
• 6.1.2.1 CO_2释放特征60
• 6.1.2.2 N_2O释放特征60-61
• 6.2 讨论61-68
• 6.2.1 大田试验61-65
• 6.2.1.1 耕层含水量61
• 6.2.1.2 耕层土壤无机氮61-62
• 6.2.1.3 剖面土壤无机氮淋溶62-63
• 6.2.1.4 随时间的动态变化63
• 6.2.1.5 PRD滴灌对土壤无机氮淋溶的影响63-64
• 6.2.1.6 生物炭对土壤氮淋溶的潜在影响机制64-65
• 6.2.2 室内培养65-68
• 6.2.2.1 CO_2释放特征65-66
• 6.2.2.2 N_2O释放特征66-68
• 第七章 总结与展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-80
• 参加的科研项目及发表文章80-81
• 图版81-83

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