生物炭和氮添加对白芨土壤养分、生物量及光合生理特性的影响

发布时间：2020-05-02 15:47

【摘要】：白芨(Bletilla striata(Thunb.)Reichb.f.)又名白及,为兰科多年生草本植物,可作为理想的观花地被植物或用作切花材料,同时还是我国传统中药材,块茎入药,具有消肿止血、抗炎杀菌等功效。本文以盆栽白芨为试验材料,采用析因设计,设置生物炭(C)和氮肥(N)两种处理,每种处理四个水平(C0:0 kg·hm~(-2),C1:2 500 kg·hm~(-2),C2:7 500 kg·hm~(-2),C3:12 500 kg·hm~(-2);N0:0 kg·hm~(-2),N1:90 kg·hm~(-2),N2:180 kg·hm~(-2),N3:270 kg·hm~(-2)),通过测定生物炭和氮添加下白芨土壤养分、白芨不同部位养分含量及生物量、白芨叶片的光合生理等指标,分析处理之间的差异,以期在合理施肥和保证土壤质量的前提下,选出适合白芨生长的施肥方案。主要研究结果如下:(1)单独添加生物炭和氮肥对土壤pH和养分含量影响显著,氮添加导致土壤酸化,增加土壤有机碳含量和氮素水平并对土壤磷素有一定的活化作用,N2处理显著增加土壤硝态氮、全氮、有效磷及全磷含量,而施用生物炭可以改善土壤酸度,增加土壤有机碳含量,并对土壤氮素和磷素有一定的影响,C3处理显著增加土壤pH、有机碳、铵态氮和硝态氮含量。C2N1处理显著增加土壤pH、有机碳、硝态氮和全氮含量。(2)单独添加生物炭和氮肥对白芨不同部位养分含量影响显著,C2处理显著提高了白芨根部对碳、氮元素及白芨叶片对碳元素的积累作用。N1处理显著增加了白芨块茎对碳、氮元素的积累,但氮添加并没有改变白芨根部养分积累量。生物炭和氮肥配施,会显著提高白芨根部对碳、氮、磷元素以及叶片氮元素的吸收积累,C2N1处理显著增加白芨根部碳、氮和白芨块茎碳、氮元素的积累。与单独添加生物炭相比,生物炭和氮肥配施提高了白芨叶片氮元素的积累,与单独添加氮肥相比,生物炭和氮肥配施提高了白芨根部碳、氮、磷元素的积累。在对白芨生物量的影响中,C2N1处理的鲜重和干重总生物量分别为27.04±0.79 g和17.05±0.50 g,优于单独添加生物炭和单独添加氮肥处理。说明无论是对碳氮磷元素的积累作用还是白芨鲜重和干重的总生物量,生物炭和氮肥配施将成为合理的施肥方式。(3)单独添加氮肥对白芨的气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率影响显著,单独添加生物炭及生物炭和氮肥配施处理都对白芨的净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、气孔限制值和水分利用率影响显著。与单独添加生物炭和单独添加氮肥相比,生物炭和氮肥配施对白芨的所有光合指标都影响显著,且指标间相关性极强,可以弥补单独添加氮肥对白芨净光合速率没有显著影响的缺点,更有利于提高白芨光合能力。根据主成分分析生物炭和氮肥配施处理中C2N2、C2N1和C3N2处理对白芨光合生理的影响有显著促进作用。综上所述,从资源可持续发展理念出发,结合土壤质量、从植物光合生理强弱、养分含量及生物量等方面考虑,建议施用7 500 kg·hm~(-2)生物炭和90 kg·hm~(-2)氮肥(C2N1处理),这种施肥方式可以在保持土壤肥力的基础上,提高白芨的养分积累、光合能力和总生物量。
【图文】：

3 生物炭和氮添加对土壤养分的影响3.1 生物炭添加对土壤养分的影响3.1.1 生物炭添加对土壤 pH 和土壤有机碳含量的影响土壤酸度可能会因为淋溶现象而降低，在盆栽试验过程中，定时定量的浇水，可能会降低土壤 pH 值，而生物炭添加具有改良土壤酸度的功能。通过对生物炭处理的白芨土壤酸度测定，结果如图 3-1（A）所示：C0 处理土壤 pH 值为 5.59±0.19，C处理土壤 pH 值为 5.62±0.06，C2 处理土壤 pH 值为 5.66±0.04，C3 处理土壤 pH 值为6.08±0.22。C1、C2 和 C3 处理均提高了土壤 pH 值，其中 C3 处理对土壤酸度影响显著，增幅为 9%。土壤酸度对土壤有机质分解过程中的微生物群落结构和多样性影响较大，，土壤酸度过酸或过碱均会抑制对土壤有机质有分解作用的微生物或酶的活性。通过测定土壤有机碳含量，结果如图 3-1（B）所示：C0 处理土壤有机碳含量为 7.85±0.63 g·kg-1，生物炭添加对土壤有机碳含量影响显著，C1 和 C2 处理对土壤有机碳含量影响不明显，C3 处理显著增加土壤有机碳含量，增幅为 33.64%。说明生物炭添加不仅可以改善土壤酸度环境，还可以增加土壤中有机碳含量，促进土壤碳氮循环过程。

3 生物炭和氮添加对土壤养分的影响为 3.12±0.59 mg·kg-1，全氮含量为 1.50±0.10 g·kg-1。生物炭添加对土壤铵态氮和硝态氮含量影响差异显著，硝态氮含量随着生物炭添加量的增加而增加，在 C3 处理下，显著增加了土壤铵态氮和硝态氮含量，增幅分别为 19%和 119%，而对土壤全氮含量影响不显著。说明生物炭添加，可能改变了土壤物理结构，增加了土壤通气性，加速了土壤硝化过程。铵态氮的增加说明在 C3 水平时，生物炭显著提高了土壤氮矿化过程，促进了土壤有效氮含量。
【学位授予单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S567.239

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本文编号：2647227