模拟增温与生物炭对土壤理化性质及小麦生长的影响

发布时间：2020-03-21 11:11

【摘要】：全球气候变暖已成为不变的事实,气候变暖会引起土壤含水量、土壤温度、土壤养分贮存状态等变化,进而对农作物的生长、产量及品质产生一定的影响。生物炭添加能有效改善土壤理化性质、缓解温室气体排放。因此探究在全球气候变暖的背景下,生物炭添加对小麦生长及土壤理化性质的影响具有重要意义。本研究以开顶式气室(open top chamber,OTC)为增温装置,以增温(CK、T1、T2和T3)和施加生物炭(BC0和BC2)为控制因素,设置8个处理。蜀麦905为供试作物,在小麦三叶期、分蘖期、拔节期、扬花期和成熟期(P1、P2、P3、P4和P5)采集植株样品与土壤样品,从土壤-植物系统出发,探究增温与生物炭对土壤理化性质及小麦生长的影响,以期为气候变暖背景下的农田管理提供理论依据。取得主要结果如下:1.增温处理使T1、T2、T3的平均温度比CK提高了0.44、0.55、0.73oC,但降低了小麦生育期土壤含水量,其中P1、P3、P4、P5各处理的土壤含水量降低较多,为4.8%-16.9%,在相同温度下,生物炭添加使土壤含水量提高了2.2%-13.2%。2.增温处理下,小麦五个时期各处理的土壤pH值比对照降低了0.01-0.28,其中以T3-BC0降低幅度最大;生物炭添加对土壤pH值无显著影响。增温使小麦各生育时期土壤速效氮含量比对照减少了1.05-7.78mg/kg,却使土壤磷含量增加了6.1%-161.8%;土壤有机质与速效钾含量表现出随温度增加呈先上升后下降的趋势。添加生物炭降低了土壤速效氮含量,提高了土壤有机质、速效磷、速效钾的含量,其中土壤有机质的含量增加了1.74-2.40倍。3.除P5外,增温降低了小麦P1、P2、P3、P4各处理土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性,降幅分别为2.9%-60.1%、3.0%-64.0%、2.74%-42.13%。添加生物炭处理下,小麦各生育时期各处理的土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性均受到了一定程度的抑制。通过土壤养分与土壤酶活性相关性分析发现,土壤含水量与脲酶、蔗糖酶活性呈显著负相关关系,灰色关联度分析结果显示pH是影响土壤酶活性的主要因子,土壤含水量次之。4.单独增温处理、增温与生物炭的共同作用处理下,P2时T3处理小麦物候比对照提前了1天;P3时,T2-BC0、T2-BC2、T3提前了1天;P4、P5时,增温处理下各处理的小麦物候提前1-4天。5.增温、生物炭添加提高了各生育时期小麦株高,其中生物炭处理下小麦株高分别比对照增加了6.8%、17.4%、6.7%、18.4%和13.6%。增温、生物炭处理增加了P1、P2、P3、P4的小麦生物量,但对P5小麦生物量、产量无显著影响。增温与生物炭处理下P1、P2、P3、P4中T1、T2处理小麦生物量增加,T3处理的生物量降低,P5时小麦生物量、产量均有减少。6.增温使小麦植株的N、P、K含量随温度的增加呈先上升后下降的趋势。生物炭添加提高了小麦植株的N、K含量,降低了P含量。在增温与生物炭的共同作用下,在不同的生育时期和器官小麦植株的N、P、K含量表现出不同的规律。通过对小麦生物量与土壤养分指标进行通径分析得出,土壤速效磷含量对小麦生物量以及植株内养分含量的直接影响系数最大,土壤含水量次之。说明增温和生物炭作用下小麦物候提前,导致其产量和生物量有降低趋势,但能促进植株部分养分(P、K)的吸收。
【图文】：

变化情况图,内气温,变化情况,生物炭

图 3-1 OTC 内气温变化情况Fig.3-1The changes of air temperature in OTCs表 3-1 气候变化的统计分析Table 3-1 The statistical analysis of climate change处理Treatment最低温（℃）Minimumtemperature最高温（℃）Maximumtemperature平均温（℃）Mean temperature变异系数（%）VariablecoefficientCK 5.38 26.02 12.69 37.6T1 5.49 26.63 13.12 38.5T2 5.50 26.68 13.24 38.4T3 5.55 27.59 13.42 39.13.2 增温与生物炭对土壤理化性质的影响3.2.1 增温与生物炭对土壤含水量的影响增温处理下，三叶期、拔节期、扬花期以及成熟期中的土壤含水量（soil water

生物炭,土壤含水量

在增温与生物炭的共同作用下，三叶期、拔节期各处理的土壤含量分别比对照降低了1.82%-5.32%、2.76%-6.45%，其中仅拔节期 T3-BC2 与对照差异显著（P<0.05）；分蘖期、扬花期各处理的土壤含水量增幅分别为 2.9%-12%，1.6%-4.0%，，其中 T1-BC2与 CK-BC0 差异显著（P<0.05）；成熟期 T3-BC2 土壤含水量明显比对照降低了 14.4%（P<0.05）。温度处于 T3 时，五个时期中的 T3-BC2 的含水量明显高于 T3-BC0（P<0.05），表明当温度过高时，土壤含水量较低情况下，生物炭的添加有利于保持土壤的含水量。此外，双因素方差分析发现，单独增温或者单独生物炭添加对土壤含水量有显著性影响（P<0.05），而在两者的共同作用下，对土壤含水量无明显影响（P>0.05），这可能是因为增温导致土壤含水量，而生物炭添加能有效维持土壤水分，两者共同作用下各处理的土壤含水量无明显变化。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S153;S512.1

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