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生物质炭施用对稻田温室气体排放的影响及环境效益分析

作　者: 蒋晨
导　师: 李松
学　校: 浙江农林大学
专　业: 农业推广
关键词: 稻田土壤 生物质炭 排放通量 温室气体 环境效益
分类号: S141
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


生物质炭是指生物质在完全或部分缺氧的情况下经过低温热解炭化后而产生的一类高度芳香化的固态物质。鉴于其较强的稳定性和吸附性，目前已成为增汇减排的重要途径之一。本论文针对制约我国农业可持续发展的农业废弃物利用率低下以及稻田温室气体排放量大等重大问题，就生物质炭输入对稻田土壤温室气体排放的影响及所产生的环境效益进行了详细的分析，旨在为稻田土壤生态系统温室气体减排新技术的研发以及秸秆制炭的农业废弃物利用新思路提供全面的数据支持。具体研究结果如下：通过大棚盆栽试验，考察了不同生物质炭类型、输入量、还田时间和还田深度等因素作用下CH4的排放特征。结果表明，三种类型的生物质炭输入后，水稻产量显著性增加（P<0.05），其中，竹炭处理后的水稻实粒重高达18.12g pot-1；竹炭施用后的CH4排放通量(80mg m-2h-1)显著低于稻秆炭和麦秆炭（P<0.05），后两者无显著性差异（P>0.05）；CH4排放通量与生物质炭用量呈显著负相关（r=-0.904, P<0.05），同时，水稻移栽前施用生物质炭后，稻田CH4排放通量(56.6mg m-2h-1)要低于水稻成活前以及成活后施用(73.4mg m-2h-1和76.6mg m-2h-1)，但无显著性差异（P>0.05）；此外，不同竹炭还田深度下的土壤CH4排放通量顺序为：中部输入<表层输入<深部输入<空白。试验表明施用生物质炭可有效减少CH4排放。采用大棚盆栽试验，研究了在不同输入量、类型、还田时间和还田深度等因素下，生物质炭施用对N2O的影响。研究发现，采用竹炭处理后的N2O排放通量最低，为17.57μg·m-2·h-1，其次是稻秆炭(21.78μg·m-2·h-1)以及麦秆炭(27.5μg·m-2·h-1)；N2O排放通量与生物质炭输入量呈显著负相关（r=-0.907，P<0.05）；此外，水稻成活后施用生物质炭，稻田N2O排放通量(34.0μg·m-2·h-1)要高于成活前(26.3μg m-2h-1)和移栽前(21.68μg m-2h-1)施用，但差异并不大；同时，不同生物质炭还田深度下N2O排放通量的顺序为：空白>深层还田>中层还田>表层还田；试验表明生物质炭输入可有效降低N2O的排放。采用大棚盆栽试验，开展了生物质炭施用的环境效益分析，研究得出4%秸秆炭处理的土壤有机质含量在第14、28、42、56d分别比对照增加了12.8%，15.2%，22.4%和21.0%（P<0.05）；施用秸秆炭后，土壤速效磷、速效钾的含量分别高于对照（P<0.05），而土壤速效氮含量的则呈现出“前期低于对照，后期接近并超出对照”的趋势；此外，添加1%、2%及4%秸秆炭处理的黑麦草产量比对照分别提高了3.7%、4.8%以及3.2%（P<0.05）；表明生物质炭输入能有效提高作物产量。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-16
  1.1 选题背景  9
  1.2 生物质炭固碳减排基本概念  9-13
    1.2.1 生物质炭  9-10
    1.2.2 稻田温室气体  10-12
    1.2.3 土壤环境效益  12-13
  1.3 生物质炭固碳减排研究现状  13-14
    1.3.1 国外研究现状  13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 研究意义、目标及路线  14-16
    1.4.1 研究意义  14
    1.4.2 研究目标  14-15
    1.4.3 研究路线  15
    1.4.4 研究特色  15-16
2 生物质炭施用对稻田土壤 CH_4排放的影响研究  16-23
  2.1 引言  16
  2.2 材料与方法  16-18
    2.2.1 试验材料  16-17
    2.2.2 试验方案  17
    2.2.3 样品采集  17-18
    2.2.4 土壤分析  18
    2.2.5 数据处理  18
  2.3 结果与分析  18-22
    2.3.1 生物质炭输入对水稻产量的影响  18-19
    2.3.2 生物质炭类型对 CH_4排放的影响  19
    2.3.3 生物质炭输入量对 CH_4排放的影响  19-20
    2.3.4 生物质炭还田时间对 CH_4排放的影响  20-21
    2.3.5 生物质炭还田深度对 CH_4排放的影响  21-22
  2.4 小结  22-23
3 生物质炭施用对稻田土壤 N_2O 排放的影响研究  23-30
  3.1 引言  23
  3.2 材料与方法  23-25
    3.2.1 试验材料  23-24
    3.2.2 试验方案  24-25
    3.2.3 样品采集  25
    3.2.4 土壤分析  25
    3.2.5 数据处理  25
  3.3 结果与讨论  25-29
    3.3.1 生物质炭输入量对 N_2O 排放通量的影响  25-26
    3.3.2 生物质炭类型对 N_2O 排放的影响  26-27
    3.3.3 生物质炭还田时间对 N_2O 排放的影响  27
    3.3.4 生物质炭还田深度对 N_2O 排放的影响  27-29
  3.4 小结  29-30
4 生物质炭施用环境效益分析  30-38
  4.1 引言  30-31
  4.2 材料与方法  31-32
    4.2.1 试验材料  31
    4.2.2 试验方案  31
    4.2.3 样品采集  31-32
    4.2.4 土壤分析  32
    4.2.5 数据处理  32
  4.3 结果与讨论  32-36
    4.3.1 生物质炭输入后土壤养分含量总体变化  32-33
    4.3.2 生物质炭输入对土壤有机质的影响  33-34
    4.3.3 生物质炭输入对土壤速效氮的影响  34
    4.3.4 生物质炭输入对土壤速效磷及速效钾的影响  34-35
    4.3.5 生物质炭输入对作物产量的影响  35-36
    4.3.6 生物质炭输入对稻田杂草的影响  36
  4.4 小结  36-38
5 结论与建议  38-40
  5.1 结论  38-39
  5.2 建议  39-40
参考文献  40-44
致谢  44

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 肥料学 > 农家肥料
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