秸稈生物炭對寒地黑土區(qū)玉米生長發(fā)育及耗水規(guī)律的影響
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中國農村水利水電 ·2 5 年第 4 期 0 1
( ) 文章編號 : 2 2 8 0 0 0 0 4 7 4 2 0 1 5 0 4 5 1 0 0 - - -
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秸稈生物炭對寒地黑土區(qū)玉米生長發(fā)育 及耗水規(guī)律的影響
2 魏永霞1, 劉 超1,
( ) 東北農業(yè)大學水利與建筑學院 , 哈
爾濱 1 黑龍江省高校節(jié)水農業(yè)重點實驗室 , 哈爾濱 1 1. 0 3 0; 2. 0 3 0 5 0 5 0 為探明在寒地黑土區(qū)不同生物炭添加量對玉 米 生 物 性 狀 指 標 及 耗 水 規(guī) 律 的 影 響 , 于2 0 1 4年在北安市紅星 摘 要 : / 、 / 、 / 、 / 、 / 、 / ) 農場通過盆栽試驗設置 6 個處理 ( 進行 C k C 1 -2 0g k C 2 -4 0g k C 3 -6 0g k C 4 -8 0g k C 5 -1 0 0g k K-0g g g g g g g 、 ) 研究 。 結果表明 : 適量施加生物炭 ( 處理 C 可以有 效 促 進 玉 米 生 長 發(fā) 育 , 提 高 玉 米 的 產 量, 也有效增加了玉米的日耗 1 C 2 、 水 分 利 用 效 率 增 加1 水量 、 全生育期耗水量及水分利用效率 , 處理 C 4 . 6 2 %和 1 C 2分別比對照 C K 增產2 0 . 9 5 %、 2 6 . 0 7 %, 、 ) 處理 C 則會抑制玉米的生長發(fā)育 , 導致減產 , 同時也降低了玉米的日耗水量 、 全生育期 1 8 . 0 1 % 。 而過量施加生物炭 ( 4 C 5 耗水量及水分利用效率 。 生物炭量與玉米 單 株 產 量 和 水 分 利 用 效 率 之 間 成 二 次 拋 物 線 關 系 , 相 關 系 數(shù) 分 別 為0 . 8 1 2 2和 。 / /株和 3 / , 產量和水分利用效率達到最大值 1 當生物炭施加量為 3 k . 9 2g k 5 0 . 9 5g 0 . 7 7 2 1 6 . 1 3和3 9 . 2 5g g g時 , 寒地黑土區(qū) ; 生物炭 ; 玉米 ; 產量 ; 耗水規(guī)律 關鍵詞 : 4. 1 文獻標識碼 : A S 2 7 中圖分類號 :
e c t s o f S t r a w B i o c h a r o n G r o w t h a n d D e v e l o m e n t a n d E f f p W a t e r C o n s u m t i o n R u l e o f M a i z e i n C o l d B l a c k S o i l R e i o n p g
1 12 ,,WE L I U C x i a I Y h a o o n - g ,
( ,H ; ,N 1. C a r b i n 1 5 0 0 3 0, C h i n a o r t h e a s t A r i c u l t u r a l U n i v e r s i t o l l e e o f W a t e r a n d C i v i l E n i n e e r i n g y g g g ,H ,H ) o f W a t e r L a b o r a t o r 2. K e i n A r i c u l t u r e e i l o n i a n P r o v i n c e a r b i n 1 5 0 0 3 0, C h i n a - s a v y y g g g j g : A b s t r a c t x e r i m e n t w a s c o n d u c t e d i n 2 0 1 4t o s t u d t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t a l i c a t i o n l e v e l s o f b i o c h a r o n b i o l o i c a l i n d i c a t o r s T h e e p y p p g / , / , / , a n d w a t e r c o n s u m t i o n r u l e o f m a i z e i n c o l d b l a c k s o i l r e i o n w i t h 6t r e a t m e n t s( C K-0g k C 1-2 0g k C 2-4 0g k C 3-6 0 p g g g g / , / / ) , k C 4-8 0g k a n d C 5-1 0 0g k b a s e d o n o t e x e r i m e n t s . R e s u l t s s h o w t h a t a l i n a r o r i a t e a m o u n t o f b i o c h a r( t r e a t - g g g g p p p p y g p p p ) , , , m e n t C 1a n d C 2 c a n r o m o t e r o w t h a n d d e v e l o m e n t o f m a i z e i n c r e a s e i t s i e l d a n d a l s o i n c r e a s e t h e d a i l w a t e r c o n s u m t i o n p g p y y p ( , w a t e r c o n s u m t i o n d u r i n t h e w h o l e r o w t h s t a e a n d w a t e r u s e e f f i c i e n c WU E) o f m a i z e e f f e c t i v e l i n t r e a t m e n t C 1a n d C 2, t h e p g g g y y i e l d i n c r e a s e d b 2 0. 9 5% a n d 2 6. 0 7% r e s e c t i v e l a n d WU E i n c r e a s e d b 1 4. 6 2% a n d 1 8. 0 1% r e s e c t i v e l c o m a r e d w i t h C K. y y p y y p y p , ( ) , H o w e v e rt h e e x c e s s i v e a l i c a t i o n o f b i o c h a rt r e a t m e n t C 4a n d C 5i n h i b i t e d t h e r o w t h a n d d e v e l o m e n t o f m a i z el e d t o r e d u c - p p g p , n o f o u t u t a n d a l s o r e d u c e d t h e d a i l w a t e r c o n s u m t i o n w a t e r c o n s u m t i o n d u r i n t h e w h o l e r o w t h s t a e a n d WU E o f m a i z e a t t i o p y p p g g g , WU t h e s a m e t i m e .T h e r e l a t i o n s h i b e t w e e n m a i z e i e l d e r l a n t E a n d a m o u n t o f b i o c h a r c a n b e d e s c r i b e d w i t h 2q u a d r a t i c p y p p , ,w / a r a b o l a s t h e c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t s a r e 0. 8 1 2 2a n d 0. 7 7 2 1r e s e c t i v e l h e n a m o u n t o f b i o c h a r a r e 3 6. 1 3g k a n d 3 9. 2 5 p p y g / , / / k t h e m a x i m u m i e l d a n d WU E r e a c h 1 5 0. 9 5g l a n t a n d 3. 9 2g k . g g y p g : ; ;m ; ;w K e w o r d s c o l d b l a c k s o i l r e i o n b i o c h a r a i z e i e l d a t e r c o n s u m n r u l e t i o y g y p
收稿日期 : 1 1 1 7 4 2 0 1 - - ) ; 基金項目 : 國家自然科學基金項目( 國家科技支撐計劃 5 1 4 7 9 0 3 3 ; 項目 ( 東北農業(yè)大學博士基金項目 4 B A D 1 2 B 0 1) 2 0 1 ) 。 ( 0 R C B 6 5 2 0 1 , 作者簡介 : 劉 超( 研究方向為農業(yè)水資源 男, 碩 士 研 究 生, 0 1 9 9 -) : 高效利用理論與技術 。E -m a i l 1 2 1 5 4 9 8 6 1 9 @q . c o m。 q , 女, 教授 , 博士 , 博士生導師 , 通訊作者 : 魏永霞( 從事農業(yè)水土 -) 1 1 9 6 : 資源高效利用與保護研究 。E l w x 0 9 1 5 @ 1 6 3 . c o m。 -m a i y
供 肥 能 力 強, 質地疏松等優(yōu) 寒地黑土區(qū)土 壤 具 有 肥 力 高 , 點, 被視為世界上最適宜種植作物 的 土 壤 。 黑 土 區(qū) 玉 米 播 種 面
[ 1] 積占全國的 2 在保障國家糧 產量占全 國 的 3 4. 6 6% , 0. 7 8% ,
食安全方面發(fā)揮著不可替代的作用 。 ) 生物炭 ( 是指 農 林 廢 棄 物 等 生 物 質 在 完 全 或 部 分 B i o c h a r 缺氧條件下熱裂解炭 化 形 成 的 一 類 高 度 芳 香 化 的 穩(wěn) 定 的 富 碳
2, 3] 。生物炭 產物 , 其具有高度 的 熱 穩(wěn) 定 性 和 較 強 的 吸 附 特 性 [
本身固有的結構特征與理化特性 , 使其 加 入 土 壤 中 后 能 夠 提 高
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秸稈生物炭對寒地黑土區(qū)玉米生長發(fā)育及耗水規(guī)律的影響 劉 超 魏永霞 間差異均達到顯著 水 平 。 施 加 適 量 生 物 炭 可 顯 著 提 高 玉 米 的 株高 , 其中處理 C 但在施加 2 玉米株 高 比 對 照 C K 高出2 0c m, 高生物炭量的處理 C 表明生物炭 4、 C 5 的株高均比對照 C K 小, 量過大可抑制玉米 株 高 的 生 長 。 生 物 炭 對 株 高 的 影 響 程 度 高 于對莖粗 的 影 響 , 不同生物炭量對玉米莖粗的影響[ 見圖1 ( ) ] , 適量生物炭對 玉 米 的 莖 粗 影 響 不 顯 著 , 但高生物炭用量 b 同樣對玉米莖粗的抑制作用達到了顯著水平 。
4] , 降 低 土 壤 密 度[ 土壤的孔隙度和 表 面 積 , 有效提高土壤的含 5] 6] , 水量 [ 和持水能力 [ 勢必會影響土壤 水 環(huán) 境 進 而 對 作 物 的 耗
水過程產生一定促進作用 , 同時施加生 物 炭 也 會 增 加 糧 食 作 物 的產量
[ 7]
。 當今由于溫室氣體的大 量 排 放 導 致 全 球 氣 候 變 暖 ,
而農田減排增匯在 減 緩 氣 候 變 化 中 具 有 極 其 重 要 的 作 用 。 生 物炭施加到 農 田 中 可 以 固 碳 減 排 , 作為一種有效的“ 碳 匯” 技 術, 一定會為解決糧 食 危 機 、 水資源短缺及全球氣候變化等問 題, 提供了新的思路 。 本文旨在利用 黑 土 區(qū) 得 天 獨 厚 的 秸 稈 資 源條件 , 將其制成生 物 炭 施 加 于 土 壤 當 中 , 研究不同用量的生 物炭對玉米生物性狀指標及耗水規(guī)律 的 影 響 , 為黑土區(qū)糧食增 產及水資源的高效利用提供理論與技術支持 。
1 材料與方法
( ) 試驗區(qū)概況 。 試驗地點為位 于 小 興 安 嶺 西 麓 向 松 嫩 平 1 原的過渡地帶的黑龍江省北安市紅星農場 , 位于北緯 4 0 2 ′~ 8 ° , , 海拔高程在2 東經 1 2 6 ° 4 7 ′~ 1 2 7 ° 1 5 ′ 4 8 ° 1 7 ′ 7 2~3 1 0m 之 多年平均降雨 間, 屬于中溫帶濕潤大陸性季風氣候 , 四季分明, 量為 5 降雨多 集 中 在 7-9 月 。 大 于 等 于 1 5 5. 3mm, 0 ℃的有 。 供試土壤為黑草甸土 , 效 積溫 2 無霜期 1 5 ℃, 1 5d 2 5 4. 1 0~1 供試玉米品種為德美亞 1 號 , 生物炭 購 于 遼 寧 金 和 福 農 業(yè) 開 發(fā) 有限公司 。 ( ) 試驗設 計 。 試 驗 采 用 盆 栽 方 法 , 在移動式防雨棚內進 2 、 行 。 試驗設 6 個生物炭水平 , 即不加生物炭處理( 每千克 C K) 、 、 、 和 干土添加生 物 炭 分 別 為 2 4 0( C 2) 6 0( C 3) 8 0( C 4) 0( C 1) ( ) , 按照每個處理要求將 1 0 0 C 5 3 次重 復 。 將 土 晾 干 過 篩 后 , g 生物炭與黑土均勻混合后裝入 盆 內 , 常規(guī)施肥, 沉 淀 7d 后 , 于 , 一周后再澆水 每盆播種 5 粒 , 并澆水 1k 5月2 0 日播種玉米 , g , 待三葉一心 期 定 苗 , 保 苗 1 株。此 后 灌 水 以 土 壤 田 間 持 1k g 水量的 8 每 天 早 8∶0 0% 為 標 準 , 0用電子天平稱采取稱重法, 補水至所控標準 。 ( ) 測定指標及方法 。 玉米 生 長 指 標 : 株高采用米尺測量; 3 莖粗采用游標卡尺測量 ; 根干重和地上 部 分 干 重 是 在 玉 米 成 熟 后, 將玉米根系與玉米地上部分曬干 , 然后分別裝入布袋內, 放 , 入 烘箱 , 在1 用電子 8 0 ℃ 恒溫烘干至恒重 , 0 5 ℃ 下殺青 1~2h 天平稱取干重 , 記 錄 相 應 的 重 量。玉 米 產 量 及 其 構 成 要 素: 穗 長采用米尺測量 ; 穗粗 采 用 游 標 卡 尺 測 量; 百粒重及單株產量 是在玉米成熟后 , 將玉米單株籽粒烘 干 , 用電子天平稱取干重, 記錄相應的重量 。 玉米耗水量 : 每天早 8∶0 0用電子天平稱每 盆質量 , 并用量杯補水 至 灌 水 標 準 值 ( 根據(jù)土壤的天然含水量 , 及田間持水量 , 計算 出 灌 水 標 準 值 ) 記 錄 每 天 的 灌 水 量, 此灌 水量即為玉米的日耗水量 。 ( ) 數(shù)據(jù)處理 。 對 試 驗 測 得 的 數(shù) 據(jù) , 采用 E 4 x c e l 2 0 0 3、 S A S 用D 8. 0 等相關軟 件 進 行 數(shù) 據(jù) 處 理 和 統(tǒng) 計 分 析 , u n c a n方法分 析處理平均數(shù)在 P<0. 0 5 水平的差異顯著性 。
處理編號 根干重/ g 圖 1 不同生物炭處理對玉米長勢的影響 F i . 1 E f f e c t s o f d i f f e r e n t b i o c h a r t r e a t m e n t s o n m a i z e r o w t h g g
( ) 生物炭對玉米干物質重及 根 冠 比 的 影 響 。 不 同 生 物 炭 2 用量條件下的玉米根莖生物量變化見表 1。 可以看出根和地上 部分干重 , 均隨生物炭用量呈拋物線形式變化 , 在處理 C 2處達 到最大值 。 處理 C K 的差異均達到了顯 1、 C 2、 C 3、 C 4與 對 照 C 著水平 , 表明適量的生物炭用量有助于 提 高 玉 米 的 根 干 重 和 地 上部分干重 。 同時 , 從 不 同 處 理 間 根 冠 比 的 變 化 可 以 看 出, 處 理C 且差異達到了 顯 著 水 平 。 表 1、 C 2、 C 3、 C 4 均大于對照 C K, 明適量生物炭有助于提高玉米的根冠 比 , 對促進玉米根系的生 長作用效果顯著 。
表 1 不同生物炭處理對玉米干物質重及根冠比的影響 . 1 E f f e c t s o f d i f f e r e n t b i o c h a r t r e a t m e n t s o n T a b w e i h t a n d r o o t - s h o o t r a t i o o f m a i z e d r y g CK 3 2. 3 0c C 1 4 1. 6 7b C 2 5 3. 6 7a C 3 3 9. 8 0b C 4 3 8. 1 3b C 5 2 8. 0 3c 9 6. 1 3e 0. 2 9c
地上部分干重/ 2 3c d 2 6. 8 3b 1 3 7. 3 7a 1 1 2. 7 3c 1 0 5. 8 3d 0 9. 。 g 1 根冠比 0. 3 0c 0. 3 3b c 0. 3 9a 0. 3 5a b 3 6a b 0.
) 生物炭對玉米產量及其構 成 要 素 的 影 響 。 由 表 2 可 以 3 ( 看出 , 與對照 C 適量施加生物炭能顯著提高玉米的穗 K 相 比, 長、 穗莖 、 百 粒 重 及 單 株 產 量, 增 加 幅 度 依 次 為 5. 2 6% ~ 1 6. 9 6% 、 2. 1 1% ~ 6. 9 6% 、 7. 8 3% ~ 1 4. 7 9% 和 2. 2 4% ~ 可見適量 的 生 物 炭 對 玉 米 單 株 產 量 提 升 最 大 。 處 理 2 6. 0 7% , 均可較大幅度 C 1、 C 2 對玉米產量及其構成要素性狀 影 響 較 大 , 增加玉米的穗長 、 穗莖 、 百粒重及單株 產 量 , 且兩處理間除對穗
2 結果與分析
2. 1 生物炭對玉米生物性狀指標的影響
( ) 生物炭對玉米長勢的影響 。 不 同 生 物 炭 量 對 玉 米 株 高 1 ( ) ] , 的影響 [ 見圖 1 除處理 C 其他處理 a 1、 C 2間差異不顯著外,
秸稈生物炭對寒地黑土區(qū)玉米生長發(fā)育及耗水規(guī)律的影響 劉 超 魏永霞 百粒重及單株產量影響差異均 長的影響差異顯著 外 , 對 穗 莖、 / 不顯著 , 說明施加 2 百粒重 0g k g以 上 生 物 炭 量 對 玉 米 穗 莖、 及單株產量增加不明顯 。 而 處 理 C 4、 C 5的產量及其構成要素 且處理 C 均有不同程度的下 降 , 5與對照 C K 的差異均達到了 顯著的水平 , 表明過量施加生物炭會 降 低 玉 米 的 穗 長 、 穗莖、 百 粒重及單株產量 , 并有隨生物炭增加而逐漸降低的趨勢 。
表 2 不同生物炭處理對玉米產量及其構成要素的影響 T a b . 2 E f f e c t s o f d i f f e r e n t b i o c h a r t r e a t m e n t s o n i e l d a n d i t s c o n s t i t u t i o n o f m a i z e y 處理 編號 C K C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 穗長/ c m 1 0c 1 7. 1 8. 0 0b 2 0. 0 0a 1 8. 0 7b 1 6. 7 7c 8 3d 1 5. 穗莖/ c m 4. 7 4c 5. 0 7a 5. 0 2a 4. 8 4b 4. 5 0d 4. 3 8e 百粒重/ g 2 7. 7 3c 3 0. 8 7a b 3 1. 8 3a 2 9. 9 0b 2 6. 9 7c 2 4. 6 3d 單株產量/ ( · 株 -1) g 1 2 8. 1 3b c 1 5 4. 9 7a 1 6 1. 5 3a 1 3 1. 0 0b 1 2 1. 9 0c 1 0 4. 6 7d 處理 編號
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加了 1 4. 6 2% 和 1 8. 0 1% 。 但過量施 加 生 物 炭 會 降 低 玉 米 的 水 分利用效率 , 處理 C 水分利用效 4和 C 5與對照處理 C K 相 比, 率分別降低了 3. 且隨施加量的增加降低幅度 6 4% 和 1 3. 0 2% , 越大 。
表 3 不同生物炭處理對玉米耗水量及水分利用效率的影響 T a b . 3 E f f e c t s o f d i f f e r e n t b i o c h a r t r e a t m e n t s o n w a t e r c o n s u m t i o n a n d WU E o f m a i z e p 不同生育階段耗水量/( k g· 盆 -1) 苗期 拔節(jié)期 抽雄期 灌漿期 總耗水 量/( k g 單株產 量( g
WUE/
( g· k g-1)
· 盆 -1) · 盆 -1)
C K 6 9b 1 4. 2 2d 1 0. 4 8c 6. 4 4c 5. C 1 1 3a 1 5. 0 4a b 1. 0 6a 6. 6 4b 6. 。 C 2 1 3a 1 5. 1 7a 1 1. 1 8a 6. 8 7a 6.
3 6. 8 4d 1 2 8. 1 3b c 4 8b 3. 3 8. 8 7b 1 5 4. 9 7a 3 9. 3 6a 1 6 1. 5 3a 3. 9 9a 4. 1 0a 3. 4 6b 3. 3 5b 3c 3. 0
C 3 7 7b 1 4. 8 8b 1 0. 7 2b 6. 5 3b c 7. 9 0c 1 3 1. 0 0b 5. 3 C 4 6 8b 1 4. 4 1c 1 0. 0 6d 6. 2 2d 5. C 5 2 3c 1 3. 7 6e 9. 8 1e 5. 8 0e 5. 3 6. 3 7e 1 2 1. 9 0c 3 4. 6 0f 1 0 4. 6 7d
2 . 3 生物炭量與玉米產量及水分利用效率之間的關系
通過不同生物炭添加量與玉米單 株 產 量 進 行 回 歸 分 析 , 得 具體表達 到玉米單株產量與生物炭量之間的 關 系 如 圖 3 所 示 , 式如下 : ) 0 1 1 0 4 3 4. 5。 = 0. 1 2 2 ( 1 2 6 x +0. x+1 9 8 y =-0. /株 ; 。 / 式中 : x 為生物炭量 , k g g g y 為玉米單株產量 , 通過不同生物炭添加量與水分利 用 效 率 進 行 回 歸 分 析 , 得 到水分利用效率與生物炭量之間的 關 系 如 圖 3 所 示 , 具體表達 式如下 :
2 2 1 5 7 0 9 6 R 7 2 1 x x+3. 0 0 0 6 7 0 2 +0. = 0. y =-0. ( ) 2 2 2
2. 2 生物炭對玉米耗水規(guī)律的影響
( ) 不 生物炭 對 玉 米 日 耗 水 量 的 影 響 。 由 圖 2 可 以 看 出 , 1 同生物炭量對玉米不同生育期日耗水 量 具 有 不 同 程 度 的 影 響 。 在苗期 , 由于玉米植株小 , 耗水量也相 對 小 , 生物炭對玉米日耗 水量影響不大 。 但 在 拔 節(jié) 期 、 抽 雄 期 和 灌 漿 期, 生物炭對玉米 日耗水量影響較大 , 大致以處理 C 1、 C 2 下的玉米日耗水量高于 對照處理 C 處理 C K, 4、 C 5 的日耗水 量 普 遍 低 于 對 照 處 理 C K, 表明適量施加生物炭量可以促進玉米 生 長 , 增加玉米的日耗水 量, 過量施加生物炭則會抑制玉米生長 , 減少玉米的水分消耗 。
。 / / ; 式中 : k k x 為生物炭量 , g g g g y 為水分利用效率 , ) / 由式 ( 可知 , 在土壤中施加生物 炭 量 為3 玉 1 k 1 3g 6. g時, /株 , 當土壤中添加的生物炭量小 米產量到達最大值 1 5 0. 9 5g 于此值時 , 玉米產 量 會 隨 著 生 物 炭 量 的 增 加 而 增 大 。 相 反 , 當 土壤中施加的生物炭量大于此值時 , 玉米產量會隨著生物炭量 ) 的增加而減少 。 由式 ( 可知 , 在土壤中施加生物炭量為 3 2 9. 2 5
圖 2 不同生物炭處理對玉米日耗水量的影響 F i . 2 E f f e c t s o f d i f f e r e n t b i o c h a r t r e a t m e n t s o n g w a t e r c o n s u m t i o n o f m a i z e d a i l p y
/ , / 水分利用效 率 將 達 到 最 大 值 3. 當土壤中添 k k 9 2g g時 , g g 加的生物炭量小于此值時 , 水分利用效 率 會 隨 著 生 物 炭 量 的 增 加而增大 。 相反 , 當 土 壤 中 施 加 的 生 物 炭 量 大 于 此 值 時, 水分 利用效率會隨著生 物 炭 量 的 增 加 而 減 少 。 表 明 適 量 施 加 生 物 炭才能有效提高玉米的產量和水分利用效率 。
( ) 生物炭對玉米耗 水 量 及 水 分 利 用 效 率 的 影 響 。 由 表 3 2 可知 , 生物炭對玉米 不 同 生 育 階 段 耗 水 量 有 不 同 程 度 的 影 響 , 玉米各生育時期 , 處理 C 1與 C 2 下耗水量始終大 于 對 照 C K處 理, 差異達到顯著水平 。 處理 C 3與 C 4 下耗水量在玉米生育中 期階段較對照處 理 C 表 明 在 此 生 物 炭 水 平 下, 有 K 有 所 增 加, 助于在玉米耗水量大的生育時期增加其耗水量 。 而 處 理 C 5下 的耗水量始終小于對照處理 C K。 玉米全生育期總 耗 水 量 在 各 生物炭水平間差 異 均 達 到 了 顯 著 水 平 , 由高到低依次為 C 2> / C 1>C 3>C K>C 4>C 5 表明在施加 生 物 炭 量 小 于 6 0g k g時, / 生 而生物炭量大于8 生物炭會增加玉 米 的 耗 水 量 , 0g k g 時, 物炭會減少玉米的耗水量 。 適量施加生 物 炭 可 有 效 增 加 玉 米 的 水 分 利 用 效 率 ( 見表 ) , 處理 C 水分利用效率分別增 3 1和 C 2與對 照 處 理 C K 相 比,
圖 3 生物炭量與玉米單株產量及水分利用效率之間的關系 F i . 3 T h e r e l a t i o n s h i b e t w e e n m a i z e i e l d e r g p y p l a n t a n d a m o u n t o f b i o c h a r p
3 討 論
試驗結果表明 , 黑土中適量添加生 物 炭 能 夠 顯 著 提 高 玉 米
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秸稈生物炭對寒地黑土區(qū)玉米生長發(fā)育及耗水規(guī)律的影響 劉 超 魏永霞 / 耗水量及水分利用效率 , 施加 生 物 炭 6 0g k g以 下 可 以 顯 著 提 / 高全生育期耗水 量 。 而 過 量 施 加 生 物 炭 8 0g k g以上則會降 低玉米的日耗水量 、 全生育期耗水量及水分利用效率 。 ( ) 在試驗范圍 內 , 生物炭量與玉米產量及水分利用效率 3 之間 呈 二 次 拋 物 線 關 系, 當土壤中添加生物炭量為3 6. 1 3和 /株 , / 水分利 用 效 率 最 玉米最高產量為 1 5 0. 9 5g 3 9. 2 5g k g時 , / 。 大值為 3. 9 2g k g 參考文獻 :
[ ] 倪文進 , 等 .中 國 糧 食 安 全 與 農 業(yè) 高 效 用 水 研 究 黃修橋 , 1 段愛旺 , [ 9: 2 4 2-2 4 6. M] .鄭州 :黃河水利出版社 , 2 0 0 [ ] ] 張偉明, 孟 軍 .農 用 生 物 炭 研 究 進 展 與 前 景 [ 2 J .中 國 陳溫福, ( ) : 農業(yè)科學 , 2 3, 4 6 1 6 3 3 2 4-3 3 3 3. 0 1 [ ] 楊曉峰 , 張兆輝 , 等 .生 物 炭 對 土 壤 環(huán) 境 及 作 物 生 長 影 響 3 姜玉萍 , ( ) : ] 的研究進展 [ 3, 2 5 2 4 1 0-4 1 5. J .浙江農業(yè)學報 , 2 0 1 [ ] 4 萬海濤 ,劉國順 ,田晶晶 ,等 .生 物 炭 改 土 對 植 煙 土 壤 理 化 性 狀 ( ) : ] 動態(tài)變化的影響 [ 4, 4 6 4 7 2-7 6. J .山東農業(yè)科學 , 2 0 1 [ ] 5 勾芒芒 ,屈忠義 ,楊 曉 ,等 .生 物 炭 對 砂 壤 土 節(jié) 水 保 肥 及 番 茄 ] ( ) : 產量的影響研究 [ J .農業(yè)機械學報 , 2 4, 4 5 1 1 3 7-1 4 2. 0 1 [ ] 鄭紀勇 , 張興昌 , 等 .生 物 炭 添 加 對 黃 土 高 原 典 型 土 壤 田 6 顏永毫 , : ] 間持水 量 的 影 響 [ 3, 2 7( 4) 1 2 0-1 2 4, J .水 土 保 持 學 報 , 2 0 1 1 9 0. [ ] 7 w i e t e n V L,K i m b e r S,M o r r i s S, e t a l . E f f e c t o f b i o c h a r f r o m Z s l o w r o l s i s i o f a e r m i l l w a s t e o n a r o n o m i c e r f o r m a n c e a n d p y y p p g p [ ] , ( ) : J . P l a n t a n d S o i l 2 0 1 0, 3 2 7 1-2 s o i l f e r t i l i t 2 3 5-2 4 6. y [ ] 竇 森 .黑碳對玉米 生 長 和 土 壤 養(yǎng) 分 吸 收 與 淋 失 的 影 響 8 劉世杰 , ( ) : [ ] 9, 2 3 1 7 9-8 2. J .水土保持學報 , 2 0 0 [ ] 黃 云, 劉 鋼, 等 .生物炭對玉米苗期生長 、 養(yǎng)分吸收及 9 張晗芝 , : ] 土壤化學性狀的影 響 [ 0, 1 9( 1 1) 2 7 1 3- J .生 態(tài) 環(huán) 境 學 報 , 2 0 1 2 7 1 7. [ ] 劉麗君 , 章明奎 .生物 質 炭 對 紅 壤 性 質 和 黑 麥 草 生 長 的 1 0 黃 超, ( ) : ] 影響 [ 4 3 9-4 1, 3 7 4 4 5. J .浙江大學學報 , 2 0 1
地 上 部 分 干 重、 根 冠 比、 穗 長、 穗 莖、 百粒重及單 的株高 、 根 重、 株產量 , 說明適量生物炭能夠促進玉米 的 生 長 發(fā) 育 及 產 量 的 提 高 。 主要可能是 : 可以提高土壤 ① 生 物 炭 本 身 的 優(yōu) 良 的 特 性, 的p H值
[ 7]
及有機 質 含 量
[ 4]
[ 5]
, 增 強 土 壤 的 肥 力, 有利于喜堿性
植物玉米的生長發(fā)育 ; ② 生物炭可以提 高 土 壤 的 孔 隙 度 和 表 面 積, 降低土壤的密度 , 有利 增加了土壤通 氣 性 和 土 壤 透 水 性 , 于玉米根系的生長 , 同時也為土壤微生 物 提 供 良 好 的 生 存 與 繁 殖環(huán)境 ; 可以減少土壤養(yǎng)分的 ③ 生物炭具 有 較 強 的 吸 附 特 性 ,
8] , 淋失 [ 為作物的 生 長 提 供 充 足 的 養(yǎng) 分 。 試 驗 結 果 也 表 明 , 過
□
量施加生物炭會抑 制 玉 米 株 高 、 莖 粗、 根 重、 地 上 部 分 干 重、 根 冠比 、 穗長 、 穗莖 、 百粒重及單株產 量 。 原 因 可 能 是 因 為 生 物 炭 含碳量高而礦質養(yǎng) 分 含 量 低 , 在 土 壤 中 施 加 過 量 的 生 物 炭, 會 導致土壤的碳氮比 提 高 , 可 利 用 的 養(yǎng) 分 有 限, 降低了土壤中堿
4] , 解氮含量 , 使土壤 中 有 效 氮 降 低 [ 因此過量施加生物炭會導
致作物養(yǎng)分供應不足 , 造成作物生物量降低 、 產量下降
[ 0] 9, 1
。
全生育期耗水 適量施加生物炭可以提高玉米的 日 耗 水 量 、 量及水分利用 效 率 , 主要與生物炭本身對水分的吸持作用有 關, 使水分能夠充分 被 玉 米 根 系 所 吸 收 , 促進了作物的生長發(fā) 育, 進而增加了對 水 分 的 消 耗 。 在 耗 水 量 增 加 的 同 時 , 玉米的 產量以更大增 長 速 率 在 增 加 , 進而增加了玉米的水分利用效 率 。 而過量施加生物 炭 降 低 了 玉 米 的 日 耗 水 量 與 全 生 育 期 耗 水量 , 主要是因為過 量 生 物 炭 抑 制 了 玉 米 的 生 長 發(fā) 育 , 水分得 不到充分利用 , 從而導致耗水量及水分利用效率的下降 。
4 結 語
( ) / 適量施加生物炭 6 1 0g k g以 下 可 以 顯 著 提 高 玉 米 的 株 高、 根重、 地 上 部 分 干 重、 根 冠 比、 穗 長、 穗 莖、 百粒重及單株產 量, 但對 玉 米 莖 粗 影 響 差 異 不 顯 著 。 而 過 量 施 加 生 物 炭 8 0 / 以上則會抑制玉米的生長發(fā)育 , 導致減產 。 k g g / ( ) 適量施加生物炭 4 k 2 0g g以 下 可 以 顯 著 提 高 玉 米 的 日
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( 活 上接第 4 頁 ) 由此帶來一系列 環(huán) 境 問 題 。 天 然 植 被 衰 敗 , 植株蓋度降低 , 隨處 可 見 枯 死 的 灌 木 叢 , 具有極強抗旱能力的 胡楊 、 怪柳僅斷斷續(xù)續(xù)生長在河床 兩 邊 數(shù) 百 米 范 圍 內 。 博 斯 騰 大湖 水 位 由 2 0 0 2年達到的史上最高水平1 0 4 9. 3 9m 降到 接近最低 控 制 水 位 1 大湖 2 0 4 5 m, 0 1 3年1 2 月的 1 0 4 5. 0 6m,
2 2 ;在 湖 水 位 下 降 、 萎縮至 9 面積由 1 湖面 2 3 0. 2k m 1 2. 3 1k m
( ) : 研究 , 2, 1 9 1 2 3-2 6. 2 0 0 [ ] 王東方 , 邵建榮 , 等 .干 旱 大 面 積 膜 下 滴 灌 對 灌 區(qū) 地 下 水 2 楊海昌 , ( ) : ] 位及流場的影響 [ 3, 1 1 6 0-6 4. J .中國農村水利水電 , 2 0 1 [ ] 邱 林, 周 波, 等 .井 渠 結 合 灌 區(qū) 水 資 源 多 目 標 優(yōu) 化 配 3 聶相田 , ( ) : ] 置模型與應用 [ 6, 4 2 1. 6-3 0 0 J .節(jié)水灌溉 , 2 [ ] ] 黃介 生, 伍 靖 偉 .灌 溉 用 水 效 率 尺 度 效 應 研 究 評 述 [ 4 J . 陳皓銳 , ( ) : 水科學進展 , 1, 1 1 6 8 7 3-8 8 0. 2 0 1 [ ] ] 孫占東 , 王 潤 .博斯騰湖濕地生態(tài)脆弱性評價研究 [ 5 J . 萬洪秀 , ( ) : 干旱區(qū)地理 , 6, 2 9 2 2 4 8-2 5 4. 2 0 0 [ ] ] 6 J .地 理 科 左其亭 .博斯騰湖向 塔 里 木 河 生 態(tài) 輸 水 效 果 及 風 險 [ ( ) : 學, 6, 2 6 5 5 6 4-5 6 8. 0 0 2 [ ] 蘭州 7 D] .蘭州 : 王 鵬 .新疆焉耆盆地地下水可持續(xù)開采量研究 [ 大學 , 6. 2 0 0 [ ] 楊勁松 , 胡順軍 .焉耆盆地水資源開發(fā)與土壤次生鹽堿化 8 陳小兵 , ( ) : ] 防控研究 [ 7, 3 8 4 2 3 3-2 3 7. 2 0 0 J .土壤通報 , [ ] 錢 鞠, 王 鵬, 等 .焉 耆 盆 地 地 下 水 合 理 開 采 量 研 究 9 項國圣 , ( ) : [ ] 3, 3 5 1 5 7-5 9. J .人民黃河 , 2 0 1 [ ] 宋郁東 , 陳亞寧 .生態(tài) 輸 水 后 塔 里 木 河 下 游 合 理 水 位 探 1 0 徐海量 , ( ) : ] 討[ 3, 2 3 5 2 2-2 5. J .水土保持通報 , 2 0 0
積不斷萎縮的過程 中 , 博 斯 騰 湖 區(qū) 域 生 態(tài) 環(huán) 境 持 續(xù) 退 化, 小湖 區(qū), 原來草盛木青的 濕 地 草 甸 現(xiàn) 已 是 植 被 稀 疏 , 主產業(yè)蘆葦面 積縮小 、 長勢衰退 ; 大 湖 區(qū), 有 機 質 污 染 日 益 嚴 重, 湖水礦化度 增加 , 水質不斷惡化 , 魚類種數(shù)和產量 減 少 , 直接影響到區(qū)域經 濟可持續(xù)發(fā)展 。 因此 , 適度開墾荒地 , 優(yōu)化灌溉農 業(yè) 布 局 結 構 , 理性推廣膜 下滴灌高效節(jié)水技術 , 對于緩解焉耆盆 地 地 下 水 位 逐 年 下 降 十 分必要 。 參考文獻 :
] [ ] 楊德剛 .塔里木河上游水資源利用效 率 分 析 [ J .干 旱 區(qū) 1 李 新,
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本文關鍵詞:秸稈生物炭對寒地黑土區(qū)玉米生長發(fā)育及耗水規(guī)律的影響,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:181898
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