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生物质炭施用对红壤性水稻土土壤理化性质的影响(附件)

2021-08-21 15:46编辑: www.51jrft.com51今日论文网
以湖南红壤性水稻土为供试土壤,研究生物质炭(0 t/hm2,10 t/hm2,20 t/hm2,40 t/hm2)施用对土壤耕作层和犁底层理化性质的影响。结果表明在水稻耕作层,随着生物质炭施用量的增加,土壤容重逐渐降低,而土壤孔隙度、饱和导水率、土壤有机质、土壤pH、硝态氮含量和有效磷含量均呈现出逐渐上升的趋势,尤其在高施用量(40 t/hm2)处理表现最为明显,土壤容重下降了9%,土壤孔隙度、土壤有机质、土壤pH、硝态氮含量和有效磷含量分别增加了7%、21%、8%、73%和70%。土壤饱和导水率由0.4×10-5 cm/s(0 t/hm2)增加至7.15×10-5 cm/s (40 t/hm2), 土壤铵态氮含量随生物质炭施用量增加而呈现出先下降后上升的趋势, 但各处理之间差异不显著。生物质炭施用量对犁底层土壤的影响主要表现在土壤有机碳含量逐渐下降,而土壤容重、土壤孔隙度、土壤pH、土壤铵态氮、土壤硝态氮、土壤有效磷的变化均与土壤耕作层的变化趋势相同。综上所述,生物质炭施用能够在总体上改善红壤性水稻土的物理和化学性质,尤其在高施用量(40 t/hm2)处理最为明显,为生物质炭在该研究区的推广应用以及农业的可持续发展提供科学依据。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1.1试验地概况 3
1.2实验材料 3
1.3实验方法3
1.3.1技术路线图3
1.3.2田间试验方案4
1.3.3样品采集方案4
1.3.4实验室测定方法4
2结果与分析5
2.1 施用生物质炭对土壤物理性质的影响5
2.1.1生物质炭施用量对红壤性水稻土土壤容重及总孔隙度的影响 5
2.1.2施用生物质炭对土壤饱和导水率的影响5
2.2施用生物质炭对土壤化学性质的影响6
2.2.1施用生物质炭对土壤有机质含量的影响6
2.2.2施用生物质炭对土壤pH的影响6
2.2.3施用生物质炭对土壤硝态氮含量的影响7
2.2.4 施用生物质炭 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: *351916072
对土壤铵态氮的影响7
2.2.5施用生物质炭对土壤有效磷含量的影响8
2.3 土壤有效磷含量与土壤pH和土壤有机碳含量的线性关系 8
3 讨论9
3.1生物质炭施用量对红壤性水稻土物理性质影响9
3.2生物质炭施用量对红壤性水稻土物理性质影响9
4 结论 9
致谢10
参考文献10
生物质炭施用对红壤性水稻土理化性质的影响
引言
引言
土壤是地球的皮肤,其物理性质和化学性质是衡量土壤质量和肥力状况的重要依据。其中,土壤物理性质包括土壤容重、孔隙度和饱和导水率,是反映土壤通气状况和保水性能的重要指标,同时也是作物生长所必须的基础条件。土壤化学性质包括有土壤酸碱度、有机质含量、养分(N、P、K)含量等。
生物质炭(Biochar)的定义是有机物料在氧气不足的情况下燃烧不完全,在热解炭化作用下产生的一种高度芳香化的固态难溶性物质[12]。现代的热裂解工艺制备中常常将生物质炭被制备为粉末状的颗粒物[23],这是因为粉末状颗粒物有利于生物质炭更好的与试验材料进行混合。生物质炭的元素组成主要为C、N、O三种元素,其次是一些矿质元素和重金属元素等在内的灰分元素。生物质炭中碳的含量很高,一般高达40%左右。而不同的温度下生物质炭炭化产物的含碳量也是不一样的,通常情况下,热裂解反应时温度越高,裂解产生的生物质炭含碳量越高。稳定的芳香族环状结构是构成生物质炭稳定骨架的重要条件,同时脂肪族链状结构也起着重要的作用。由于生物质炭的组成成分主要为脂肪族化合物和芳香族化合物,所以生物质炭的主要官能团有苯环、羧基、羟基等。因为生物质炭含有大量的各级孔隙结构和巨大的比表面积,这是生物质炭具有强大的吸附能力和良好的离子交换性能(CEC)的重要基础[2]。生物质炭能够吸附土壤中多种水溶性的盐基离子,使得土壤的保肥能力得到有效提高;同时还可吸附土壤中的重金属元素、农药及化肥的残留物,改善土壤的污染状况。同时生物质炭的多孔隙结构为微生物提供良好的栖息环境,提高微生物的活性。大部分生物质炭表现为碱性,pH值大约在7.210.2之间,并且制备生物质炭时的反应温度越高,裂解产生的生物质炭的pH值也就越高。因此,生物质炭是一种优质的酸性红壤的土壤改良剂,可以很大程度上改良土壤的酸碱性,同时不会产生潜在危害。
生物质炭的化学稳定性和热稳定性极佳是因为生物质炭的碳组分具有稳定性极强的芳香族结构。通常情况下生物质炭被认为是一种很强的惰性物质,土壤中的微生物在生物质炭施入土壤后很难将其分解利用;由于生物质炭的组分中含有丰富的长链烯烃、碳水化合物等有机大分子,因此土壤中的矿物质在生物质炭施用后可以相互结合形成有机无机复合体,使得生物质炭更难在自然条件下分解。使得生物质炭在土壤中有着周转周期长的特点,生物质炭的微粒可进入到土壤团聚体或被吸附到土壤中的有机质中而被包裹起来[4]。有研究表明,因为生物质炭的疏松多孔的性质,土壤在施用生物质炭后容重降低9%,而总孔隙度却从45.7%增加到50.6%。土壤更加疏松,通气性更好,改善了土壤结构[4]。土壤水分含量及其有效性是衡量土壤生产力的一个重要指标,而生物质炭可吸附和保持水分,并且可增强土壤水分的渗透性。生物质炭发达的多孔结构可滞留土壤水分是生物质炭的施用显著增加了土壤水分的重要原因,从而提高土壤涵养水分的能力,减少养分的淋失。生物质炭施入土壤后,其作为土壤腐殖质中高度芳香化的物质,在增加土壤的碳库容量、稳定土壤有机碳库、构筑土壤肥力、持留土壤养分、维持农田土壤的生态系统平衡有着至关重要的意义[514]。
红壤是一种广泛分布于热带、亚热带地区的典型地带性土壤类型,具有富铝化特性。红壤地区具有热量丰富、水分充沛的特点,具有优越的自然条件,有着生产潜力巨大的土壤资源,但由于具有时空分配不均匀,干、湿季节差别明显,地面切割深、起伏大、地形和母质变化复杂等特点;同时,红壤也具有亚热带土壤的种种不良特性,例如土壤质地粘重,土层较厚,土壤的通气及透水性能较差,土壤的酸度很高,再加上人为的不合理开发利用造成的水止流失、重金属污染等,导致红壤地区的农田耕作环境恶化[2]。在红壤地区土壤肥力的大部分重要养分指标,如:土壤有机质含量、土壤有效磷含量都较低,都导致了红壤优良的生产资源潜在能力无法得到充分的发挥,导致其生产力水平低下、土壤肥力低,使其具有的酸、枯、板、瘦等不良特点,不利于作物高产、稳产和优质[13] [15]。红壤具有巨大的作物产量和潜力,也具有很好的作物生产条件,是很具有潜力的发展农业的土壤类型[56]。湖南省是我国典型的红壤区,但农业生产潜力无法得到有效利用,作物产量无法达到预期水平。本研究针对上述问题,展开“生物质炭施用对红壤性水稻土理化性质的影响”研究,研究结果可为研究区红壤性水稻土合理利用与改良,提高湖南省农业生产潜力提供一些科学依据。

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