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生物黑炭与氮肥配施对典型旱地红壤地力提升效果的初步研究

作　者: 刘祖香
导　师: 陈效民
学　校: 南京农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 旱地红壤生物黑炭氮肥土壤物理结构土壤养分
分类号: S158.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本研究以江西典型旱地红壤为研究对象,采用生物黑炭(用量为0、2.5t/ha、5t/ha、10t/ha、20t/ha、30t/ha和40t/ha)与氮肥(用量为60kg/ha.90kg/ha和120kg/ha)配施的方法来研究其对典型旱地红壤基础地力的提升效果的影响。主要研究生物黑炭与氮肥配施后红壤的化学性质,如：有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮和pH,物理性质如容重、总孔隙度、饱和导水率和水稳性团聚体以及作物(油菜和红薯)产量的变化特征,以期为旱地红壤地区地力提升和粮食产量的提高提供一定的科学依据。研究结果如下：(1)旱地红壤原状土饱和导水率变化范围为1.44×10-3cm/s-3.45×10-3cm/s,并呈现自上而下减小的趋势。从土壤的水分特征曲线得出有效水含量变化区间为0.083cm3/cm3-0.124cm3/cm3之间,耕作层最高。容重和孔隙度为水力学特性的主要影响因素。运用地统计学与经典统计学相结合的方法对研究区旱地红壤养分空间变异状况进行研究,结果表明土壤表层(0-15cm)和亚表层(15-30cm)的养分变异系数各不相同,有效磷、铵态氮和硝态氮为中等变异,有机质、全氮和CEC为弱变异；除了表层土壤有机质的理论模型为高斯模型和CEC的理论模型为球状模型外,其余指标均为指数模型；有机质和CEC呈不规则的斑块状分布,全氮和硝态氮呈条带状和块状分布,研究结果为了解旱地红壤物理和养分状况、指导农业上的土壤改良提供了科学依据。(2)生物黑炭与氮肥配施后,旱地红壤的容重得到了不同程度的降低,且随着生物黑炭用量的增加,容重逐渐减小,总孔隙度和饱和导水率得到了不同程度的提高,与生物黑炭用量呈正比。(3)生物黑炭施入旱地红壤后,土壤的水稳性团聚体得到了明显的改善,当生物黑炭的用量为40t/ha(C6)时,土壤中>2mm和>0.25mm水稳性团聚体提高幅度显著高于其它处理。在油菜收获季,当生物黑炭用量为40t/ha时,平均重量直径(MWD)比对照(CK)高28.02%,同时生物黑炭的施用提高了各级团聚体中有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和C/N。(4)生物黑炭与氮肥配施后,各处理旱地红壤0-30cm土层有机碳(SOC)含量较处理前提高了38.70%,0-15cm土层的提高幅度高于15-30cm土层,以生物黑炭和氮肥用量为40t/ha和120kg/ha的处理(C6N3)和生物黑炭和氮肥用量为40t/ha和90kg/ha的处理(C6N2)处理效果最好；TN含量也有不同程度的提高,处理间的差异显著(p<0.05),表层土壤的TN提高幅度高于亚表层,且表层以C6N3处理提升最多,较对照(CK)提高了58.49%；铵态氮和硝态氮的含量也有一定的提高,但处理间铵态氮的变化无显著差异,硝态氮含量以C6N3处理提升效果最好,较对照(CK)高31.79%；处理前旱地红壤pH为4.72-4.99,处理后,旱地红壤pH提高为4.81-5.22,各处理间差异显著(p<0.05),红壤酸性得到改善。(5)生物黑炭与氮肥配施后,各处理油莱和红薯实际产量都得到了不同程度的提高,且处理间差异显著(p<0.05),油菜季和红薯季与对照相比分别增产了2.90%-58.3%和11.24%-124.90%,以C6N3处理的提高幅度最大；C6N1处理(生物黑炭施用量为40t/ha、氮肥施用量60kg/ha)时对油菜和红薯产量的贡献率最大。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章文献综述  11-23
  1.1 红壤区土壤水分研究  11
  1.2 土壤养分、水分等空间变异研究  11-12
  1.3 土壤团聚体的研究  12-14
    1.3.1 土壤团聚体  12-13
    1.3.2 团聚体的改良  13-14
  1.4 红壤区土壤有机质含量提升的研究  14-15
  1.5 红壤区土壤养分扩增机制研究  15-16
  1.6 红壤区土壤阳离子交换量(CEC)研究  16-17
  1.7 生物黑炭的研究  17-20
    1.7.1 生物黑炭在固碳减排上的应用  17-18
    1.7.2 生物黑炭在改良土壤方面的应用  18-19
    1.7.3 生物黑炭在作物增产上的应用  19
    1.7.4 生物黑炭在提高土壤养分有效性上的应用  19-20
  1.8 本文研究的目的意义和研究内容  20-23
    1.8.1 本研究的目的意义  20-21
    1.8.2 主要的研究内容  21
    1.8.3 本文的技术路线  21-23
第二章材料与方法  23-27
  2.1 研究区概况  23
  2.2 供试材料  23
  2.3 田间试验设计  23-24
  2.4 土壤样品的采集与分析  24-25
  2.5 作物生物量与产量测定  25
  2.6 数据处理与统计分析  25-27
    2.6.1 地统计分析  25-26
    2.6.2 SPSS和Excel分析  26-27
第三章典型早地红壤土壤水力学特性及养分空间变异性研究  27-41
  3.1 材料与方法  27-28
    3.1.1 土壤理化性质的测定  27
    3.1.2 养分空间变异的研究  27-28
  3.2 结果与讨论  28-38
    3.2.1 旱地红壤水力学特性研究  28-33
    3.2.2 研究区旱地红壤养分空间变异研究  33-38
  3.3 本章小结  38-41
第四章生物黑炭与氮肥配施对早地红壤物理结构的影响  41-55
  4.1 材料与方法  41
  4.2 结果与讨论  41-53
    4.2.1 生物黑炭与氮肥配施对旱地红壤容重的影响  41-42
    4.2.2 生物黑炭与氮肥配施对土壤总孔隙度的影响  42-44
    4.2.3 生物黑炭对土壤饱和导水率的影响  44-45
    4.2.4 生物黑炭对旱地红壤团聚体的影响  45-53
  4.3 本章小结  53-55
第五章生物黑炭与氮肥配施对旱地红壤养分及作物产量的影响  55-73
  5.1 材料与方法  55
  5.2 结果与讨论  55-72
    5.2.1 生物黑炭与氮肥配施对旱地红壤有机碳(SOC)的影响  55-58
    5.2.2 生物黑炭与氮肥配施对旱地红壤氮素的影响  58-63
    5.2.3 生物黑炭与氮肥配施对旱地红壤pH的影响  63-66
    5.2.4 生物黑炭与氮肥配施对旱地红壤作物的影响  66-72
  5.3 本章小结  72-73
第六章全文结论  73-75
  6.1 全文主要结论  73
  6.2 本研究的创新点  73-74
  6.3 本研究的不足之处  74
  6.4 研究展望  74-75
参考文献  75-85
致谢  85-87
在读期间发表的论文  87

生物黑炭与氮肥配施对典型旱地红壤地力提升效果的初步研究

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