生物质炭对西北地区土壤质量及作物产量的影响

发布时间：2020-11-03 23:50

　　 本研究以小麦和玉米轮作为供试作物与栽培模式,采用大田与盆栽试验,探究了不同生物质还田方式(添加生物炭、秸秆还田及添加生物炭和秸秆还田相结合)对正常水分条件下塿土土壤性质、养分状况和作物产量的影响。并研究了干旱条件下生物炭对西北地区塿土、黄绵土和沙土的土壤性质、养分状况和作物产量的影响。结果表明:1.生物质不同还田方式对土壤及作物的影响以冬小麦和夏玉米为研究对象,以秸秆及其制备的生物炭为供试材料,通过大田试验研究了生物质不同还田方式对塿土化学性质、土壤养分含量、作物产量和生物量以及作物中养分含量的影响。结果表明:第一季(2013年10月-2014年6月)所有处理均可明显改善土壤理化性质,其中3 t hm-2的添加生物炭和10 t hm-1的秸秆还田效果最明显。所有处理均减少了小麦养分吸收,尤以10 t hm-2的秸秆还田和两者同时使用为甚。所有处理均未显著影响小麦产量。第二季(2014年6月-10月),所有处理均可明显改善土壤理化性质,其中添加生物炭效果最明显,且其效果随添加量增加而增强。添加生物炭明显提高了土壤养分水平,但随添加量增加其效果有所下降。仅15 t hm-2的添加生物炭明显促进了作物养分吸收,其余处理均降低了作物养分吸收,但所有处理均未显著影响玉米产量。第三季(2014年10月-2015年6月)时,生物炭和添加生物炭与秸秆还田同时使用均可明显改善土壤理化性质和作物养分吸收。添加生物炭和10 t hm-2的秸秆还田处理均可显著提高小麦产量,其中生物炭增产效果随添加量增加更为显著。2.干旱胁迫下生物质还田方式对塿土性质及作物生长的影响以陕西关中地区常见的塿土以及广泛种植的轮作作物小麦玉米为对象,通过盆栽控水实验研究生物质还田方式对干旱塿土化学性质,以及对土壤中生长的作物的养分吸收和产量的影响。结果表明:在第一季(2013年10月-2014年6月),干旱将导致塿土化学性质明显变化,但在一定程度上有利于提高土壤养分状况;同时虽然明显减少植物养分吸收,但对小麦籽粒千粒重则无显著影响。添加1.5-3 t hm-2的生物炭和20 t hm-2的秸秆还田可明显改善塿土的化学性质。所有处理均可明显改善塿土养分状况,其中1.5 t hm-2的添加生物炭效果最明显。生物质还田处理基本对作物养分吸收无明显改善作用,甚至产生负效应。所有添加生物炭的处理和10-20 t hm-2的秸秆还田均显著降低小麦千粒重。在第二季(2014年6月-10月),干旱在一定程度上有利于提高塿土土壤养分状况,但同时将导致其他化学性质明显变化,并明显减少了玉米养分吸收。所有水平的添加生物炭均可显著改善干旱土壤的化学性质,且随添加量增加其效果更明显。所有生物炭处理及5thm-2的秸秆还田均可进一步明显改善塿土的养分状况,其中60thm-2的添加生物炭效果最明显。仅15-30thm-2的添加生物炭和10thm-2水平的秸秆还田可明显促进作物养分吸收,且后者效果最明显,60thm-2的添加生物炭和5thm-2水平的秸秆还田则减少了作物的养分吸收。所有生物质还田处理对玉米的千粒重则均无显著影响。第三季时(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上均可改善塿土的化学性质和养分状况,并总体上促进作物的养分吸收,但显著降低了小麦籽粒千粒重。仅30-60thm-2的添加生物炭和20thm-2水平的秸秆还田可进一步改善干旱塿土的化学性质,其他处理则有不利作用。仅60thm-2的添加生物炭可明显进一步改善干旱胁迫下塿土养分状况,20thm-2水平的秸秆还田则有较明显的不利作用。仅5-10thm-2水平的秸秆还田可进一步改善作物的养分吸收,其他处理效果不明显。但5-10thm-2水平的秸秆还田将导致小麦籽粒千粒重进一步降低。3.不同类型土壤干旱胁迫下添加生物炭对土壤性质及作物的影响以西北地区常见的塿土、黄绵土和沙土为对象,以及广泛种植的轮作作物小麦玉米为对象,通过盆栽控水实验研究添加生物炭对不同干旱胁迫条件下土壤化学性质,作物的养分吸收和产量的影响。结果表明:在第一季(2013年10月-2014年6月)干旱导致了塿土化学性质下降但在一定程度上有利于提高土壤养分状况,同时则明显减少了植物养分吸收,但对小麦籽粒千粒重无显著影响。1.5-3thm-2的添加生物炭可明显改善干旱土壤的化学性质。所有处理均可进一步明显改善土壤养分状况,1.5thm-2的添加生物炭效果最明显。6thm-2的添加生物炭则明显减少了作物养分吸收,且所有水平的添加生物炭均将显著降低小麦籽粒的千粒重。在第二季(2014年6月-10月),干旱胁迫同样导致了塿土化学性质明显变化但在一定程度上有利于提高土壤养分状况并促进作物养分吸收。所有水平的添加生物炭均可显著改善干旱土壤的化学性质,30thm-2的添加生物炭效果最明显。所有水平的添加生物炭均可进一步明显改善干旱土壤的养分状况和作物养分吸收,其中60thm-2的添加生物炭改善土壤养分状况的效果最明显,15thm-2的添加生物炭促进作物养分吸收的效果最明显。第三季时(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上均可改善塿土的化学性质和养分状况,并总体上促进作物的养分吸收,但显著降低了小麦籽粒千粒重。仅30-60thm-2的添加生物炭可进一步改善干旱土壤的化学性质,15thm-2处理则有不利作用。仅60thm-2的添加生物炭可明显改善干旱土壤养分状况,15-30thm-2处理则有较明显的不利作用。60thm-2的添加生物炭则明显抑制作物的养分吸收。综合而言,在第二季(2014年6月-10月)干旱胁迫可明显改善沙土化学性质,对其土壤养分状况影响不大,明显减少了作物养分吸收,但提高了玉米籽粒千粒重。所有水平的添加生物炭均可进一步明显改善干旱土壤的化学性质,30thm-2水平的添加生物炭效果最明显。30-60thm-2水平的添加生物炭均可进一步明显改善干旱土壤的养分状况,且60thm-2水平的添加生物炭的效果最明显。所有水平的添加生物炭均可明显促进作物养分吸收,其中30-60 t hm-2的添加生物炭促进作物养分吸收的效果最明显。但添加生物炭处理将显著降低籽粒千粒重。第三季时(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上均可改善沙土化学性质和养分状况,但总体上抑制作物的养分吸收,显著降低了小麦籽粒千粒重。所有水平添加生物炭均将明显改善干旱沙土的化学性质、养分状况及促进作物养分吸收,且其效果均随添加量增加而明显加强。添加生物炭对沙土中干旱导致的小麦籽粒千粒重降低无改善作用。综合而言,在第二季(2014年6月-10月)干旱对黄绵土化学性质及作物养分吸收影响不大,但明显变化其土壤养分状况,提高了玉米籽粒千粒重。所有水平的添加生物炭均明显变化黄绵土化学性质并减少了作物养分吸收,其中30 t hm-2水平的添加生物炭对土壤化学性质的变化作用最明显,而15 t hm-2水平的添加生物炭减少了作物养分吸收的效果最明显。30-60 t hm-2添加生物炭则可明显改善干旱土壤的养分状况。30 t hm-2水平的添加生物炭还可进一步显著提高黄绵土中玉米的千粒重。第三季时(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上变化了黄绵土的化学性质和养分状况,但对作物养分吸收影响不明显,且显著增加了小麦籽粒千粒重。所有水平的添加生物炭均将明显改善干旱黄绵土的化学性质和养分状况,且其效果均随添加量增加而明显加强。15 t hm-2水平的添加生物炭减少了作物养分吸收,但30-60 t hm-2水平的添加生物炭则明显促进作物养分吸收,且其效果均随添加量增加而明显加强。但添加生物炭显著降低了小麦籽粒千粒重,其中以60 t hm-2水平处理下千粒重降幅最为明显。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X53
【部分图文】：

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本文编号：2869279