生物炭对旱作农田碳收支及土壤有机碳变化的影响研究

发布时间：2017-04-08 08:24

  本文关键词：生物炭对旱作农田碳收支及土壤有机碳变化的影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：秸秆作为物质、能量和养分的载体,其炭化还田后对旱作农田土壤碳源/汇特征的影响如何,是否会在提高农田土壤碳库容量的同时,增加碳固定、减少碳排放,目前研究较少。综合分析秸秆生物炭对农田碳排放、土壤碳组分动态及植物生物量碳固定的影响规律和机制,可为通过合理施用生物炭调控旱作农田有机碳收支和推动秸秆资源化高效利用提供科学依据。本研究以黄土旱塬旱作春玉米农田为对象,基于C0N0(不施生物炭、不施氮)、C0N1(不施生物炭、施氮225 kg N·hm-2)、C0N1M(不施炭、施氮225 kg N·hm-2、覆膜)、C1N1(施生物炭10 t·hm-2、施氮225 kg N·hm-2)、C2N1(施生物炭20t·hm-2、施氮225 kg N·hm-2)、C2N1M(施生物炭20 t·hm-2、施氮225 kg N·hm-2)、C3N1(施生物炭30 t·hm-2、施氮225 kg N·hm-2、覆膜)、C5N1(施生物炭50 t·hm-2、施氮225kg N·hm-2)8个处理输入的不同生物炭田间定位试验,分析揭示生物炭对农田生态系统碳收支和土壤有机碳转化影响的调控效应及相关机制。主要研究结果如下:1、试验不同处理春玉米农田表现为CH4净吸收和CO2净排放,且两个生长季CO2排放通量均呈现一定的峰值变化规律。生物炭、施氮处理会不同程度地减少生长季春玉米CO2排放通量和累积排放总量,对CH4排放通量和累积排放总量的影响因生物炭添加量和试验周期性而异。2、土壤温度与含水量是影响旱作春玉米农田CO2、CH4排放的重要因子。生物炭不同程度增加了农田0 cm、10 cm平均土壤温度和土壤水分含量;但未显著影响土壤温度、含水量与农田CO2、CH4排放通量的相关关系。试验农田CO2排放通量与0 cm和10cm土壤温度均呈极显著的正相关关系(P0.05),与土壤平均含水量呈一定负相关关系;农田CH4通量与0 cm和10 cm土壤温度呈显著负相关关系(P0.05),与土壤含水量呈显著的正相关关系(P0.01);且农田CO2、CH4排放通量与10 cm土壤温度的相关性高于0 cm地表温度。3、试验不同时期,农田土壤有机碳含量均表现为:0-20 cm土层20-40 cm土层40-60 cm土层,差异显著(P0.05)。生物炭增加旱作农田0-20 cm土层土壤有机碳含量,且以施生物炭50 t·hm-2(225 kg N·hm-2)处理增加最为显著(P0.05);地膜覆盖能显著降低添加生物炭处理0-20 cm土层土壤有机碳含量。4、生物炭、氮肥显著增加春玉米植株不同器官和植株总生物量,但不同生物炭处理间差异不显著;覆膜显著增加不同处理春玉米各器官和植株总生物量。氮肥、生物炭和覆膜均未显著影响各生育期春玉米各器官有机碳含量,但显著增加不同生育期春玉米植株各器官碳固定量。与C0N0相比,2014、2015年C0N1、C1N1、C2N1、C3N1、C5N1处理各器官的固碳量均显著增加(P0.05)。与C1N1相比,C2N1、C3N1、C5N1处理各器官的固碳量增加显著,但C2N1、C3N1、C5N1处理地上部固碳量及总固碳差异不显著。无论添加生物炭与否,覆膜均能显著增加春玉米植株总固碳和单位面积固碳量。试验C2N1M处理总植株固碳量及单位面积农田固碳量最高,且与其它各处理差异均达到显著水平(P0.05)。以上结果初步表明,在黄土高原旱作农田生态系统,添加生物炭在一定程度上会降低施氮旱作农田春玉米生长季CO2排放通量和排放总量,提高土壤有机碳含量、增加春玉米植株生物量和碳固定量,显著影响农田碳收支和土壤有机碳的转化,增强旱作农田固碳减排的效应。
【关键词】：生物炭 CH_4通量 CO_2通量 土壤有机碳 玉米碳固定
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.6;S181
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 文献综述12-22
• 1.1 研究背景12
• 1.2 生物质炭化的固碳减排效应12-14
• 1.3 不同来源生物炭特性14-15
• 1.4 生物炭对土壤有机碳的影响15-16
• 1.5 生物炭对农田CO_2、CH_4排放的影响16-18
• 1.5.1 影响农田CO_2、CH_4排放的因子16-18
• 1.5.2 生物炭对农田CO_2、CH_4排放的影响18
• 1.6 生物炭对农田作物生物量碳固定的影响18-20
• 1.7 研究目的20
• 1.8 研究内容20-21
• 1.9 本研究技术路线21-22
• 第二章 材料与方法22-25
• 2.1 实验区概况22
• 2.2 试验设计22-23
• 2.3 样品采集与测定23-24
• 2.3.1 气体样品采集与测定23-24
• 2.3.2 土壤温度和含水量的测定24
• 2.3.3 土壤有机碳、植株有机碳的测定24
• 2.4 数据分析24-25
• 第三章 生物炭与氮肥对旱作农田CO_2、CH_4排放的影响25-32
• 3.1 生物炭与氮肥对旱作农田CO_2排放的影响25-27
• 3.1.1 CO_2排放通量25-26
• 3.1.2 生长季CO_2排放总量26-27
• 3.2 生物炭与氮肥对旱作农田CH_4的影响27-29
• 3.2.1 CH_4通量27-28
• 3.2.2 生长季CH_4吸收总量28-29
• 3.3 讨论29-30
• 3.4 小结30-32
• 第四章 环境因子对添加生物炭旱作农田CO_2、CH_4排放的影响32-41
• 4.1 温度对不同生物炭处理旱作农田CO_2、CH_4排放的影响33-36
• 4.2 土壤含水量对不同生物炭处理旱作农田CO_2、CH_4排放的影响36-38
• 4.3 讨论38-39
• 4.4 小结39-41
• 第五章 生物炭与覆膜对农田土壤有机碳及春玉米植株碳的影响41-53
• 5.1 生物炭对旱作农田土壤有机碳含量和分布的影响42-45
• 5.2 生物炭对旱作农田春玉米生物量的影响45-48
• 5.3 生物炭与覆膜对旱作农田春玉米植株碳含量影响48-50
• 5.4 生物炭对旱作春玉米植株及农田固碳量的影响50-51
• 5.5 讨论51-52
• 5.6 小结52-53
• 第六章 主要结论53-56
• 6.1 主要结论53-55
• 6.2 有待进一步研究的问题55-56
• 参考文献56-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张忠河;林振衡;付娅琦;王宏海;康全德;尤希凤;;生物炭在农业上的应用[J];安徽农业科学;2010年22期

2 何绪生;耿增超;佘雕;张保健;高海英;;生物炭生产与农用的意义及国内外动态[J];农业工程学报;2011年02期

3 何绪生;张树清;佘雕;耿增超;高海英;;生物炭对土壤肥料的作用及未来研究[J];中国农学通报;2011年15期

4 谢祖彬;刘琦;许燕萍;朱春悟;;生物炭研究进展及其研究方向[J];土壤;2011年06期

5 杨放;李心清;王兵;程建中;;生物炭在农业增产和污染治理中的应用[J];地球与环境;2012年01期

6 张千丰;王光华;;生物炭理化性质及对土壤改良效果的研究进展[J];土壤与作物;2012年04期

7 陈温福;张伟明;孟军;;农用生物炭研究进展与前景[J];中国农业科学;2013年16期

8 张伟;;生物炭创造“技术土壤”[J];农业知识;2013年23期

9 张晗芝;黄云;刘钢;许燕萍;刘金山;卑其诚;蔺兴武;朱建国;谢祖彬;;生物炭对玉米苗期生长、养分吸收及土壤化学性状的影响[J];生态环境学报;2010年11期

10 姜玉萍;杨晓峰;张兆辉;陈春宏;王良军;;生物炭对土壤环境及作物生长影响的研究进展[J];浙江农业学报;2013年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 沈国清;;生物炭影响土壤生态系统功能的生物学机制[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

2 杨丹;刘限;刘鸣达;张玉龙;;生物炭对农业可持续发展和环境改良作用的研究进展[A];发展低碳农业 应对气候变化——低碳农业研讨会论文集[C];2010年

3 黄苹;潘波;焦杏春;;滇池底泥制备的生物炭对菲的吸附-解吸[A];持久性有机污染物论坛2011暨第六届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2011年

4 戴中民;刘杏梅;吴建军;汪海珍;徐建明;;用于改良酸性土壤的生物炭基本性质的表征[A];面向未来的土壤科学（上册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

5 闫智培;李十中;;生物质热解生产生物炭研究进展[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年

6 陆海楠;胡学玉;陈威;;生物炭添加对土壤CO_2排放的影响[A];农业环境与生态安全——第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2013年

7 孟静静;刘静宇;黄少鹏;;低碳经济下的生物炭研究[A];低碳陕西学术研讨会论文集[C];2010年

8 王震宇;郑浩;李锋民;;湿地植物芦竹生物炭的制备及特性表征研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

9 陈再明;陈宝梁;;不同裂解温度制备的松木屑生物炭对萘的吸附动力学行为[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

10 李程;李小平;;生物炭对滩涂盐碱土中黑麦草生长的影响初步研究[A];2014中国环境科学学会学术年会（第十二章）[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 本报记者 刘霞;生物炭能否给地球降降温？[N];科技日报;2009年

2 记者 王靖tD;把生物炭还给农田[N];沈阳日报;2012年

3 白云水;唐山农民发明秸秆提取生物炭新技术[N];江苏科技报;2009年

4 本报记者 张晔;生物炭能让土壤更肥沃吗？[N];科技日报;2013年

5 记者 耿建扩　通讯员 常云亮 王小胜;农民王有权将秸秆变成“香饽饽”提取生物炭和焦油新技术获国家专利[N];光明日报;2009年

6 记者 班玮;二氧化碳变害为宝的新妙招[N];新华每日电讯;2010年

7 罗冰;生物炭渐火 农林废弃物就地一“焖”变成宝[N];粮油市场报;2011年

8 本报记者 郝晓明;为子孙留一片沃土蓝天[N];科技日报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 鄂洋;生物炭表面有机小分子及其活性研究[D];沈阳农业大学;2015年

2 张杰;秸秆、木质素及生物炭对土壤有机碳氮和微生物多样性的影响[D];中国农业科学院;2015年

3 孙大荃;生物炭碳源驱动土壤微生物区系代谢作用研究[D];沈阳农业大学;2015年

4 吴洁;不同秸秆还田方式与秸秆生物炭施用对农田温室气体排放和土壤固碳的影响[D];南京农业大学;2014年

5 谢淘;生物炭的特性分析及其在黄水资源化中的应用[D];清华大学;2015年

6 刘宁;生物炭的理化性质及其在农业中应用的基础研究[D];沈阳农业大学;2014年

7 NGUYEN THI HUONG;生物质炭对西北地区土壤质量及作物产量的影响[D];西北农林科技大学;2016年

8 张伟明;生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用[D];沈阳农业大学;2012年

9 姜志翔;生物炭技术缓解温室气体排放的潜力评估[D];中国海洋大学;2013年

10 勾芒芒;生物炭节水保肥机理与作物水炭肥耦合效应研究[D];内蒙古农业大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李靖;不同源生物炭的理化性质及其对双酚A和磺胺甲VA唑的吸附[D];昆明理工大学;2013年

2 李昌见;生物炭对砂壤土理化性质及番茄生长性状的影响及其关键应用技术研究[D];内蒙古农业大学;2015年

3 梁桓;影响生物炭基氮肥氮素释放因素的研究[D];内蒙古农业大学;2015年

4 武玉;生物炭对土壤中磷的形态转化以及有效性的影响[D];中国科学院烟台海岸带研究所;2015年

5 李阳;生物炭输入对纳帕海青稞生长与土壤微生物生态学特征的影响[D];昆明理工大学;2015年

6 邱志腾;生物炭对红壤的降酸效果与毛豆生长的影响[D];浙江大学;2015年

7 吴晶;生物炭精控制备方法的研究[D];沈阳农业大学;2015年

8 盖霞普;生物炭对土壤氮素固持转化影响的模拟研究[D];中国农业科学院;2015年

9 王丽丽;不同生物炭对铅锌矿尾矿重金属污染土壤修复效果的研究[D];浙江大学;2015年

10 于志红;锰氧化物—生物炭复合材料对砷的生物有效性的影响[D];中国农业科学院;2015年

  本文关键词：生物炭对旱作农田碳收支及土壤有机碳变化的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：292476