施用生物质炭和生物质炭基肥对作物产量及经济效益的影响

发布时间：2020-10-31 12:18

　　 近年来,我国农业生产面临两大主要问题:土壤肥力质量下降和秸秆资源产生量大且无法有效利用。将作物秸秆等生物质材料经中高温限氧热解制成生物质炭并还田(炭化还田)受到广泛关注。炭化还田不仅有效利用了秸秆资源,还能够增加土壤有机碳储量、减少温室气体排放、改良土壤、增加作物产量。因此,秸秆炭化还田已经成为一种新兴的农作物秸秆利用模式。尽管已有研究表明生物质炭化还田在土壤固碳、土壤改良和作物增产方面有广阔的应用前景,其经济可行性受到诸多质疑。基于此,本文首先以芦蒿和马铃薯为例,研究了生物质炭施用对土壤性质及作物产量的影响;进而将生物质炭与化学肥料相结合制成生物质炭基肥,并以水稻和玉米为例,研究生物质炭基肥施用对两种作物产量和经济效益的影响。主要研究结果如下:(1)施用生物质炭和有机肥对芦蒿的影响田间试验结果表明,单独施用生物质炭显著提高了土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,而对土壤pH和电导率没有显著影响。与施用常规化学肥料相比,生物质炭和有机肥匀未显著增加芦蒿产量。对马铃薯田间试验结果表明,生物质炭施用显著提高了土壤pH、有机质、速效磷和速效钾含量,并增加了土壤电导率和C/N;对照(CO)相比,生物质炭施用量为20t.hm-2(C20)和40t hm-2(C40)时土壤有机质分别增加了 68.1%和171.9%,速效钾含量增加了 309.5%和666.4%,C/N提高了 69.9%和142%。生物质炭施用量为20 t.hm 2时显著提高了马铃薯产量,C20处理下马铃薯总产量较CO分别增加41.1%。当生物质炭用量为40 t·hm-2时对马铃薯产量无显著影响。(2)进而将生物质炭制成生物质炭基肥,施入玉米和水稻试验田,与施用复合肥相比,施用炭基肥能显著提高土壤中速效磷和速效钾等等养分含量。炭基肥处理下,玉米株高、穗位高、有效穗长、百粒重、产量和生物量均达到显著差异,其中炭基肥处理下玉米株高、穗位高、有效穗长、百粒重、生物量和产量等指标较对照分别提高了 18.1%、26.1%、13.8%、7.3%、24.3%和12.15%。炭基肥处理下水稻空粒数、千粒重及产量较常规施肥有显著差异,其中空粒数减少46.8%、千粒重增加9.42%。与施用复合肥相比,玉米和水稻产量分别增加12.15%和8.14%。综上所述,生物质炭施用于农田土壤可不同程度的改善土壤肥力,但作物产量对生物质炭施用的响应受作物类型和生物质炭用量的影响;将生物质炭与化学肥料复合制成生物质炭基肥可显著提高玉米和水稻产量,与单纯施用生物质炭相比,施用生物质炭基肥可获得更好的经济收益。
【学位单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S158.3
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 研究背景
    1.2 生物质炭农业应用概述
        1.2.1 生物质炭的性质
        1.2.2 生物质炭对农田土壤肥力的改善
        1.2.3 生物质炭对作物生长和产量的影响
    1.3 生物质炭农业应用前景
    1.4 生物质炭基肥的研究进展
    1.5 研究目的意义、内容及技术路线
        1.5.1 研究的意义
        1.5.2 研究的内容
        1.5.3 技术路线
第二章 生物质炭和有机肥施用对土壤性质及芦蒿产量的影响
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试验地概况
        2.2.2 试验设计
        2.2.3 产量与生物量测定
        2.2.4 样品采集及分析方法
        2.2.5 数据处理
    2.3 结果分析
        2.3.1 生物质炭对土壤性质的影响
        2.3.2 生物质炭对芦蒿产量的影响
    2.4 讨论
    2.5 结论
第三章 生物质炭施用对马铃薯产量及效益的影响
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验地概况
        3.2.2 试验设计
        3.2.3 样品采集与分析
        3.2.4 数据处理
    3.3 结果分析
        3.3.1 生物质炭对土壤性质的影响
        3.3.2 生物质炭对马铃薯产量的影响
        3.3.4 生物质炭施用对马铃薯品质的影响
    3.4 讨论
        3.4.1 马铃薯产量变化与土壤紧实度的关系
        3.4.2 马铃薯产量变化与土壤肥力变化的关系
        3.4.3 马铃薯品质变化与土壤肥力的关系
    3.5 结论
第四章 生物质炭基肥施用对玉米产量及效益的影响
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试验地概况
        4.2.2 生物质炭基肥料制备
        4.2.3 试验设计
        4.2.4 样品采集和测定方法
        4.2.5 数据处理
    4.3 结果分析
        4.3.1 生物质炭基肥对土壤性质的影响
        4.3.2 生物质炭基肥对玉米形态指标及产量的影响
        4.3.3 生物质炭基肥对养分投入产出效益的影响
    4.4 讨论
    4.5 结论
第五章 生物质炭基肥施用对水稻产量及效益的影响
    5.1 引言
    5.2 材料方法
        5.2.1 试验地概况
        5.2.2 试验设计
        5.2.3 测定方法和样品采集
        5.2.4 数据处理
    5.3 结果分析
        5.3.1 生物质炭基肥对土壤性状的影响
        5.3.2 生物质炭基肥对水稻形态指标的影响
        5.3.3 生物质炭基肥对养分投入产出效益的影响
    5.4 讨论
    5.5 结论
第六章 全文结论与展望
    6.1 全文结论
    6.2 全文创新点
    6.3 不足及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

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本文编号：2863938