【摘要】：【目的】生物質(zhì)炭能夠提高土壤肥力,減少土壤養(yǎng)分損失,提高作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率。制備生物質(zhì)炭的原料來源廣泛,不同原料生物質(zhì)炭的性質(zhì)和作用機(jī)制差異較大。以棉花秸稈、玉米穗軸和雞糞為原料生產(chǎn)生物質(zhì)炭,研究施用生物質(zhì)炭土壤氮、磷養(yǎng)分形態(tài)及含量的變化,滴灌棉花根系生長對生物質(zhì)炭的響應(yīng),探討生物質(zhì)炭對棉花養(yǎng)分吸收的影響及機(jī)制,為生物質(zhì)炭的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。【方法】2014-2015年連續(xù)開展兩年不同原料生物質(zhì)炭田間小區(qū)定位試驗(yàn),采用生物質(zhì)炭類型和施磷量4×2兩因素試驗(yàn)設(shè)計(jì),生物質(zhì)炭類型設(shè)棉秸稈炭(CB)、玉米穗軸炭(MB)、雞糞炭(PB)和對照(CK)四個(gè)處理;施磷量為0、105 kg P_2O_5/hm~2(分別以P0、P105表示)。2016年開展棉秸稈炭根袋試驗(yàn),設(shè)置四種棉秸稈炭施用處理:(1)對照(CK):不施棉秸稈炭;(2)根際施用(CBN):根袋內(nèi)施用棉秸稈炭;(3)根外施用(CBW):根袋外施用棉秸稈炭;(4)均勻施用(CB):根袋內(nèi)外均施用棉秸稈炭。每個(gè)處理下設(shè)兩個(gè)施磷量:0、105 kg P_2O_5/hm~2(分別記為P0和P105)�！局饕Y(jié)果】(1)施用雞糞炭(PB)增加了棉花生長前期土壤0~40 cm硝態(tài)氮含量,棉秸稈炭(CB)提高了棉花生長中后期土壤0~40 cm硝態(tài)氮含量,玉米穗軸炭(MB)對棉花生長期間土壤0~40 cm硝態(tài)氮含量影響較小,但顯著增加土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅�。生物質(zhì)炭可促進(jìn)棉花氮素吸收,CB、PB和MB處理棉花氮素吸收量分別較對照增加34.3%、24.8%和15.5%。施用棉秸稈炭和雞糞炭可顯著降低土壤氮素表觀損失量和氮素盈余量,尤其是CB處理土壤氮素表觀損失量和氮素盈余量分別較CK減少63.2%和46.0%。(2)三種生物質(zhì)炭顯著提高土壤全磷、有效磷和水溶性磷含量;其中,PB處理土壤有效磷和水溶性磷含量最高,其次是CB和MB處理。施用生物質(zhì)炭顯著增加兩個(gè)施磷水平下(P0和P105)的棉花根重和P0條件下的棉花根長密度,且三種原料生物質(zhì)炭處理之間差異不顯著。在P0條件下,PB處理棉花根系平均直徑、表面積和體積顯著高于對CK;而在P105條件下,CB處理棉花根系平均直徑、表面積和體積顯著增加。(3)三種生物質(zhì)炭顯著提高了兩年試驗(yàn)中的棉花干物質(zhì)重、磷素吸收量和產(chǎn)量。從三種原料生物質(zhì)炭來看,PB和CB處理棉花干物質(zhì)重顯著高于MB處理。在P0條件下,PB和MB處理棉花磷素吸收量顯著高于CB處理;而在P105條件下,三種原料生物質(zhì)炭處理之間差異不顯著。PB處理棉花產(chǎn)量最高,其次是CB和MB處理,CK處理棉花產(chǎn)量最低。施用生物質(zhì)炭顯著提高了棉花磷肥利用率;其中,CB處理磷肥利用率最高,2014和2015年分別較對照提高186%和95%。(4)棉秸稈炭根際施用、根外施用和均勻施用顯著提高根際土壤Resin-P、Na HCO3-P和NaOH-P含量,而對HCl-P和Residue-P含量影響較小。在P0條件下,施用棉秸稈炭處理(CBN、CBW、CB)土壤Resin-P、NaHCO3-P和NaOH-P含量較CK平均分別增加17.6%、50.7%和27.2%;但三種施炭處理之間差異不顯著。在P105條件下,不同處理土壤Resin-P、Na HCO3-P和Na OH-P含量均表現(xiàn)為CBN、CBCBWCK。(5)施用棉秸稈炭處理(CBN、CBW、CB)棉花根系干重、根長密度、平均直徑、表面積和體積均顯著高于CK處理。三種施炭處理棉花根重和根長密度表現(xiàn)結(jié)果為CB、CBNCBW;根系平均直徑、表面積和體積表現(xiàn)為CBN處理最高,其次是CB,CBW處理最低。在P0水平下,CB、CBN和CBW處理棉花干物質(zhì)重和磷素吸收量差異不顯著,均顯著高于CK;而在P105條件下,棉花干物質(zhì)重和氮磷養(yǎng)分吸收量表現(xiàn)為CBN、CBCBWCK。施用棉秸稈炭顯著提高了棉花磷肥利用率,CB、CBN和CBW處理棉花磷肥利用分別較CK處理增加了127%、120%和93%�！窘Y(jié)論】三種原料生物質(zhì)炭均可增加土壤氮磷養(yǎng)分含量,降低氮素表觀損失,促進(jìn)棉花根系生長和養(yǎng)分吸收,提高棉花產(chǎn)量。三種原料生物質(zhì)炭相比,雞糞炭和棉秸稈炭明顯優(yōu)于玉米穗軸炭。棉秸稈炭一方面提高根際土壤活性磷含量,同時(shí)增加棉花根重、根長密度等,從而促進(jìn)根系生長和養(yǎng)分吸收,提高磷肥利用率。
【圖文】：

圖 2-3 棉花秸稈生物質(zhì)炭根袋試驗(yàn)示意圖Fig. 2-3 Layout of root bag experiment with different cotton straw biochar treatments在棉花花鈴期采集棉花根系和地上部樣品，自莖基部將棉花地上部剪下，去離子凈擦干后，分為莖、葉和蕾鈴三部分，105℃殺青 30 分鐘，，75℃烘干至恒重。稱重品粉碎過 1 mm 篩，用于測定養(yǎng)分含量。將根袋整體挖出，采用手揀的方法將棉花從土壤中篩分出來。同時(shí)，采集根袋內(nèi) 0~20 cm 土壤樣品，新鮮土壤樣品采集后裝料自封袋中立即帶回實(shí)驗(yàn)室，在室溫條件下自然風(fēng)干，過 1 mm 篩，用于測定土壤形態(tài)和有機(jī)磷組分。.2 測試指標(biāo)與方法.2.1 土壤樣品測定土壤 NO3 - N 含量采用 2 mol/LKCl 溶液浸提，紫外分光光度計(jì)比色法；土壤全用 HClO4-H2SO4法；土壤有效磷：采用 0.5 mol/LNaHCO3法；土壤水溶性磷：通過比 25㑳1 進(jìn)行浸提，25℃恒溫條件下震蕩 1h 后，進(jìn)行高速離心 10 min（4000 r/min.45 μm 濾膜抽濾，鉬銻抗比色法測定（鮑士旦, 2005）。

圖 3-1 不同生物質(zhì)炭對土壤硝態(tài)氮含量的影響cts of different biochar on soil NO3 -N in the 0~20 and 20~殘留播種后 160 d），不同生物質(zhì)炭處理土壤殘留硝態(tài) 處理在 0~100 cm 土壤剖面上的殘留硝態(tài)氮均顯著 和 PB 處理土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅颗c CK 差異較小。從例來看，CB、MB 和 PB 的硝態(tài)氮?dú)埩粼?0~20 cm%~26.7%；而 CK 處理土壤殘留硝態(tài)氮主要分布在%。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S562;S141

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2573977