生物质炭还田模式对中低产稻田产量和甲烷排放的影响
发布时间：2021-01-21 07:35
秸秆炭化还田技术是稻田生态系统极具潜力的固碳、增产、减排技术。目前我国秸秆炭化还田方式主要有两种:一次性高剂量生物质炭还田和连年持续低剂量生物质炭还田。然而,有关这两种生物质炭还田方式对稻田生态系统的增产、固碳、减排效果尚缺乏比较性研究。本文选择浙江省典型的中低产单季稻田为试验对象,以水稻秸秆生物质炭为试材,开展为期2年的大田试验,对比研究连年持续低剂量(2.8t ha-1 yr-1)生物质炭还田和一次性高剂量生物质炭(22.5t ha-1)还田两种模式对稻田土壤养分、水稻产量和稻田甲烷排放的影响,并初步探讨其潜在的影响机理。该研究对我国中低产稻田推广、应用秸秆生物质炭化还田技术具有重要现实意义,主要结果如下:（1）两种生物质炭还田模式均有助于提升稻田土壤养分含量。一次性高剂量生物质炭还田对土壤养分含量的提高幅度大于连年持续低剂量生物质炭还田。与连年持续低剂量生物质炭还田相比,一次性高剂量生物质炭还田可显著提高稻田土壤pH、CEC、TC、TN、有效态P、K含量（p<0.05）,也能在一定程度上增加土壤有效态Ca、M...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１试验田建设管理??Ｆｉｇ．?２－１?Ｆｉｅｌｄ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??１４??
Ｆｉｇ．?２－３?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｂｉｏｃｈａｒ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｓ?ｏｎ?ＣＥＣ?ｏｆ?ｐａｄｄｙ?ｓｏｉｌ??２．２．３生物质炭还田模式对土壤ＴＣ、ＴＮ的影响??不同生物质炭炭化还田对土壤ＴＣ、ＴＮ的影响见图２－４和２－５。在２０１５年和??２０１６年四个时期，一次性高剂量生物质炭还田均能显著提高土壤ＴＣ，且对土壤??ＴＣ的提高增幅基本没变（图２－４），与ＣＫ相比，第１年成熟期提高了?４４．８１％，??第２年提高了?４２．２％。而连年持续低剂量生物质炭还田尽管由于还田量小，对土??壤ＴＣ没有明显提高，但是随还田次数增加，土壤ＴＣ出现累积，其中第２年的??增幅累积达到７％。生物质炭的碳结构以稳定的芳环存在，施入土壤后不易发生??矿化降解，可在较长的时间尺寸内稳定存在于稻田土壤中（Ｗｕｅｔａｌ．，２０１６），这??也是生物质炭扩充土壤碳库的基本途径。??大量文献报道已经报道过生物质炭输入对土壤有机碳形成负激发效应??（Ｌｉａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１０；花莉等，２０１２；?Ｚｈｅｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１８；?Ｌｕ?ｅｔ?ａｌ．，２０１４；Ｚｈｏｕ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１７）。其机理可能为：１、生物质炭与粘土矿物结合
Ｆｉｇ?２－４?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｂｉｏｃｈａｒ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｓ?ｏｎ?ＴＣ?ｏｆ?ｐａｄｄｙ?ｓｏｉｌ??与ＣＫ相比，一次性高剂量生物质炭还田在两年的成熟期均能显著提高土壤??ＴＮ含量（图２－５），其中第一年提高了?２３．７％，第二年提高了?１１．９％。生物质炭??输入对土壤ＴＮ的提高主要有两方面的因素，一是生物质炭自身携带的氮素输入??土壤，提高土壤ＴＮ，有研究表明生物质炭中的Ｎ在还田一段时间后仍大部分??（８８％）存在生物质炭自身体内，只有极少部分会释放到土壤（１１％）或转移到??植物体内（ｌ％）（Ｔａｎｅｔａｌ．，２０１７）；二是因为生物质炭有丰富的管状结构和较大??的比表面积，能够实现对肥料中氮元素有效截留，减少氮素的淋溶损失（Ｂｕ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１７）。第二年随着生物质炭吸附位点的饱和及生物质炭在土壤中的纵向迁移导??致表层土壤ＴＮ含量降低。??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国农作物秸秆综合利用现状及焚烧碳排放估算[J]. 石祖梁,贾涛,王亚静,王久臣,孙仁华,王飞,李想,毕于运. 中国农业资源与区划. 2017(09)
[2]生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展[J]. 刘铭龙,刘晓雨,潘根兴. 植物营养与肥料学报. 2017(03)
[3]Effects of straw and biochar addition on soil nitrogen, carbon, and super rice yield in cold waterlogged paddy soils of North China[J]. Cui Yue-feng,MENg Jun,Wa Ng Qing-xiang,Zha Ng Wei-ming,Ch ENg Xiao-yi,Ch EN Wen-fu. Journal of Integrative Agriculture. 2017(05)
[4]生物炭改性土的甲烷吸附试验研究[J]. 江超,赵仲辉,刘秉岳. 岩土工程学报. 2017(S1)
[5]我国农作物秸秆综合利用发展模式及政策建议[J]. 石祖梁,刘璐璐,王飞,李想,常志州. 中国农业科技导报. 2016(06)
[6]生物炭与氮肥对稻田甲烷产生与氧化菌数量和潜在活性的影响[J]. 许欣,陈晨,熊正琴. 土壤学报. 2016(06)
[7]不同生物质炭对稻田土壤CH4排放的影响研究进展[J]. 刘杰云,邱虎森,沈健林,汤宏,王聪. 生态与农村环境学报. 2016(04)
[8]不同施肥处理方式对稻田甲烷排放的影响[J]. 李广灏,汪子貂,邱征,马志帅,杨威. 安徽农学通报. 2016(01)
[9]稻田甲烷排放与减排的研究进展[J]. 葛会敏,陈璐,于一帆,陈云,刘立军. 中国农学通报. 2015(03)
[10]Allelopathy of decomposed maize straw products on three soilborn diseases of wheat and the analysis by GC-MS[J]. QI Yong-zhi,ZHEN Wen-chao,LI Hai-yan. Journal of Integrative Agriculture. 2015(01)
博士论文
[1]生物炭影响土壤磷素、钾素有效性的微生态机制[D]. 刘赛男.沈阳农业大学 2016
[2]生物质炭对水稻生长与稻田甲烷排放效应的影响及其机理研究[D]. 董达.浙江大学 2015
[3]氮素和氧气对水稻土中甲烷氧化的调控机理[D]. 胡盎.中国农业大学 2015
[4]我国南方低产水稻土养分特征与质量评价[D]. 刘占军.中国农业大学 2014
[5]“四化同步”背景下的我国粮食安全研究[D]. 闫琰.中国农业科学院 2014
[6]水稻秸秆生物质炭在稻田土壤中的稳定性及其机理研究[D]. 杨敏.浙江大学 2013
[7]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]大气二氧化碳浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤甲烷排放的影响研究[D]. 韩兴国.浙江大学 2016
[2]我国粮食主产区稻田土壤肥力及基础地力的时空演变特征[D]. 李建军.贵州大学 2015
[3]生物质炭对潜育性稻田水稻营养的影响[D]. 钟帅.西南大学 2013
本文编号：2990752
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１试验田建设管理??Ｆｉｇ．?２－１?Ｆｉｅｌｄ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??１４??
Ｆｉｇ．?２－３?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｂｉｏｃｈａｒ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｓ?ｏｎ?ＣＥＣ?ｏｆ?ｐａｄｄｙ?ｓｏｉｌ??２．２．３生物质炭还田模式对土壤ＴＣ、ＴＮ的影响??不同生物质炭炭化还田对土壤ＴＣ、ＴＮ的影响见图２－４和２－５。在２０１５年和??２０１６年四个时期，一次性高剂量生物质炭还田均能显著提高土壤ＴＣ，且对土壤??ＴＣ的提高增幅基本没变（图２－４），与ＣＫ相比，第１年成熟期提高了?４４．８１％，??第２年提高了?４２．２％。而连年持续低剂量生物质炭还田尽管由于还田量小，对土??壤ＴＣ没有明显提高，但是随还田次数增加，土壤ＴＣ出现累积，其中第２年的??增幅累积达到７％。生物质炭的碳结构以稳定的芳环存在，施入土壤后不易发生??矿化降解，可在较长的时间尺寸内稳定存在于稻田土壤中（Ｗｕｅｔａｌ．，２０１６），这??也是生物质炭扩充土壤碳库的基本途径。??大量文献报道已经报道过生物质炭输入对土壤有机碳形成负激发效应??（Ｌｉａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１０；花莉等，２０１２；?Ｚｈｅｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１８；?Ｌｕ?ｅｔ?ａｌ．，２０１４；Ｚｈｏｕ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１７）。其机理可能为：１、生物质炭与粘土矿物结合
Ｆｉｇ?２－４?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｂｉｏｃｈａｒ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｓ?ｏｎ?ＴＣ?ｏｆ?ｐａｄｄｙ?ｓｏｉｌ??与ＣＫ相比，一次性高剂量生物质炭还田在两年的成熟期均能显著提高土壤??ＴＮ含量（图２－５），其中第一年提高了?２３．７％，第二年提高了?１１．９％。生物质炭??输入对土壤ＴＮ的提高主要有两方面的因素，一是生物质炭自身携带的氮素输入??土壤，提高土壤ＴＮ，有研究表明生物质炭中的Ｎ在还田一段时间后仍大部分??（８８％）存在生物质炭自身体内，只有极少部分会释放到土壤（１１％）或转移到??植物体内（ｌ％）（Ｔａｎｅｔａｌ．，２０１７）；二是因为生物质炭有丰富的管状结构和较大??的比表面积，能够实现对肥料中氮元素有效截留，减少氮素的淋溶损失（Ｂｕ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１７）。第二年随着生物质炭吸附位点的饱和及生物质炭在土壤中的纵向迁移导??致表层土壤ＴＮ含量降低。??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国农作物秸秆综合利用现状及焚烧碳排放估算[J]. 石祖梁,贾涛,王亚静,王久臣,孙仁华,王飞,李想,毕于运. 中国农业资源与区划. 2017(09)
[2]生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展[J]. 刘铭龙,刘晓雨,潘根兴. 植物营养与肥料学报. 2017(03)
[3]Effects of straw and biochar addition on soil nitrogen, carbon, and super rice yield in cold waterlogged paddy soils of North China[J]. Cui Yue-feng,MENg Jun,Wa Ng Qing-xiang,Zha Ng Wei-ming,Ch ENg Xiao-yi,Ch EN Wen-fu. Journal of Integrative Agriculture. 2017(05)
[4]生物炭改性土的甲烷吸附试验研究[J]. 江超,赵仲辉,刘秉岳. 岩土工程学报. 2017(S1)
[5]我国农作物秸秆综合利用发展模式及政策建议[J]. 石祖梁,刘璐璐,王飞,李想,常志州. 中国农业科技导报. 2016(06)
[6]生物炭与氮肥对稻田甲烷产生与氧化菌数量和潜在活性的影响[J]. 许欣,陈晨,熊正琴. 土壤学报. 2016(06)
[7]不同生物质炭对稻田土壤CH4排放的影响研究进展[J]. 刘杰云,邱虎森,沈健林,汤宏,王聪. 生态与农村环境学报. 2016(04)
[8]不同施肥处理方式对稻田甲烷排放的影响[J]. 李广灏,汪子貂,邱征,马志帅,杨威. 安徽农学通报. 2016(01)
[9]稻田甲烷排放与减排的研究进展[J]. 葛会敏,陈璐,于一帆,陈云,刘立军. 中国农学通报. 2015(03)
[10]Allelopathy of decomposed maize straw products on three soilborn diseases of wheat and the analysis by GC-MS[J]. QI Yong-zhi,ZHEN Wen-chao,LI Hai-yan. Journal of Integrative Agriculture. 2015(01)
博士论文
[1]生物炭影响土壤磷素、钾素有效性的微生态机制[D]. 刘赛男.沈阳农业大学 2016
[2]生物质炭对水稻生长与稻田甲烷排放效应的影响及其机理研究[D]. 董达.浙江大学 2015
[3]氮素和氧气对水稻土中甲烷氧化的调控机理[D]. 胡盎.中国农业大学 2015
[4]我国南方低产水稻土养分特征与质量评价[D]. 刘占军.中国农业大学 2014
[5]“四化同步”背景下的我国粮食安全研究[D]. 闫琰.中国农业科学院 2014
[6]水稻秸秆生物质炭在稻田土壤中的稳定性及其机理研究[D]. 杨敏.浙江大学 2013
[7]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]大气二氧化碳浓度和气温升高下生物质炭输入对稻田土壤甲烷排放的影响研究[D]. 韩兴国.浙江大学 2016
[2]我国粮食主产区稻田土壤肥力及基础地力的时空演变特征[D]. 李建军.贵州大学 2015
[3]生物质炭对潜育性稻田水稻营养的影响[D]. 钟帅.西南大学 2013
本文编号：2990752
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