本研究以小麥和玉米輪作為供試作物與栽培模式,采用大田與盆栽試驗,探究了不同生物質(zhì)還田方式(添加生物炭、秸稈還田及添加生物炭和秸稈還田相結(jié)合)對正常水分條件下塿土土壤性質(zhì)、養(yǎng)分狀況和作物產(chǎn)量的影響。并研究了干旱條件下生物炭對西北地區(qū)塿土、黃綿土和沙土的土壤性質(zhì)、養(yǎng)分狀況和作物產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明:1.生物質(zhì)不同還田方式對土壤及作物的影響以冬小麥和夏玉米為研究對象,以秸稈及其制備的生物炭為供試材料,通過大田試驗研究了生物質(zhì)不同還田方式對塿土化學(xué)性質(zhì)、土壤養(yǎng)分含量、作物產(chǎn)量和生物量以及作物中養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明:第一季(2013年10月-2014年6月)所有處理均可明顯改善土壤理化性質(zhì),其中3 t hm-2的添加生物炭和10 t hm-1的秸稈還田效果最明顯。所有處理均減少了小麥養(yǎng)分吸收,尤以10 t hm-2的秸稈還田和兩者同時使用為甚。所有處理均未顯著影響小麥產(chǎn)量。第二季(2014年6月-10月),所有處理均可明顯改善土壤理化性質(zhì),其中添加生物炭效果最明顯,且其效果隨添加量增加而增強。添加生物炭明顯提高了土壤養(yǎng)分水平,但隨添加量增加其效果有所下降。僅15 t hm-2的添加生物炭明顯促進(jìn)了作物養(yǎng)分吸收,其余處理均降低了作物養(yǎng)分吸收,但所有處理均未顯著影響玉米產(chǎn)量。第三季(2014年10月-2015年6月)時,生物炭和添加生物炭與秸稈還田同時使用均可明顯改善土壤理化性質(zhì)和作物養(yǎng)分吸收。添加生物炭和10 t hm-2的秸稈還田處理均可顯著提高小麥產(chǎn)量,其中生物炭增產(chǎn)效果隨添加量增加更為顯著。2.干旱脅迫下生物質(zhì)還田方式對塿土性質(zhì)及作物生長的影響以陜西關(guān)中地區(qū)常見的塿土以及廣泛種植的輪作作物小麥玉米為對象,通過盆栽控水實驗研究生物質(zhì)還田方式對干旱塿土化學(xué)性質(zhì),以及對土壤中生長的作物的養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明:在第一季(2013年10月-2014年6月),干旱將導(dǎo)致塿土化學(xué)性質(zhì)明顯變化,但在一定程度上有利于提高土壤養(yǎng)分狀況;同時雖然明顯減少植物養(yǎng)分吸收,但對小麥籽粒千粒重則無顯著影響。添加1.5-3 t hm-2的生物炭和20 t hm-2的秸稈還田可明顯改善塿土的化學(xué)性質(zhì)。所有處理均可明顯改善塿土養(yǎng)分狀況,其中1.5 t hm-2的添加生物炭效果最明顯。生物質(zhì)還田處理基本對作物養(yǎng)分吸收無明顯改善作用,甚至產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。所有添加生物炭的處理和10-20 t hm-2的秸稈還田均顯著降低小麥千粒重。在第二季(2014年6月-10月),干旱在一定程度上有利于提高塿土土壤養(yǎng)分狀況,但同時將導(dǎo)致其他化學(xué)性質(zhì)明顯變化,并明顯減少了玉米養(yǎng)分吸收。所有水平的添加生物炭均可顯著改善干旱土壤的化學(xué)性質(zhì),且隨添加量增加其效果更明顯。所有生物炭處理及5thm-2的秸稈還田均可進(jìn)一步明顯改善塿土的養(yǎng)分狀況,其中60thm-2的添加生物炭效果最明顯。僅15-30thm-2的添加生物炭和10thm-2水平的秸稈還田可明顯促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收,且后者效果最明顯,60thm-2的添加生物炭和5thm-2水平的秸稈還田則減少了作物的養(yǎng)分吸收。所有生物質(zhì)還田處理對玉米的千粒重則均無顯著影響。第三季時(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上均可改善塿土的化學(xué)性質(zhì)和養(yǎng)分狀況,并總體上促進(jìn)作物的養(yǎng)分吸收,但顯著降低了小麥籽粒千粒重。僅30-60thm-2的添加生物炭和20thm-2水平的秸稈還田可進(jìn)一步改善干旱塿土的化學(xué)性質(zhì),其他處理則有不利作用。僅60thm-2的添加生物炭可明顯進(jìn)一步改善干旱脅迫下塿土養(yǎng)分狀況,20thm-2水平的秸稈還田則有較明顯的不利作用。僅5-10thm-2水平的秸稈還田可進(jìn)一步改善作物的養(yǎng)分吸收,其他處理效果不明顯。但5-10thm-2水平的秸稈還田將導(dǎo)致小麥籽粒千粒重進(jìn)一步降低。3.不同類型土壤干旱脅迫下添加生物炭對土壤性質(zhì)及作物的影響以西北地區(qū)常見的塿土、黃綿土和沙土為對象,以及廣泛種植的輪作作物小麥玉米為對象,通過盆栽控水實驗研究添加生物炭對不同干旱脅迫條件下土壤化學(xué)性質(zhì),作物的養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明:在第一季(2013年10月-2014年6月)干旱導(dǎo)致了塿土化學(xué)性質(zhì)下降但在一定程度上有利于提高土壤養(yǎng)分狀況,同時則明顯減少了植物養(yǎng)分吸收,但對小麥籽粒千粒重?zé)o顯著影響。1.5-3thm-2的添加生物炭可明顯改善干旱土壤的化學(xué)性質(zhì)。所有處理均可進(jìn)一步明顯改善土壤養(yǎng)分狀況,1.5thm-2的添加生物炭效果最明顯。6thm-2的添加生物炭則明顯減少了作物養(yǎng)分吸收,且所有水平的添加生物炭均將顯著降低小麥籽粒的千粒重。在第二季(2014年6月-10月),干旱脅迫同樣導(dǎo)致了塿土化學(xué)性質(zhì)明顯變化但在一定程度上有利于提高土壤養(yǎng)分狀況并促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收。所有水平的添加生物炭均可顯著改善干旱土壤的化學(xué)性質(zhì),30thm-2的添加生物炭效果最明顯。所有水平的添加生物炭均可進(jìn)一步明顯改善干旱土壤的養(yǎng)分狀況和作物養(yǎng)分吸收,其中60thm-2的添加生物炭改善土壤養(yǎng)分狀況的效果最明顯,15thm-2的添加生物炭促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收的效果最明顯。第三季時(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上均可改善塿土的化學(xué)性質(zhì)和養(yǎng)分狀況,并總體上促進(jìn)作物的養(yǎng)分吸收,但顯著降低了小麥籽粒千粒重。僅30-60thm-2的添加生物炭可進(jìn)一步改善干旱土壤的化學(xué)性質(zhì),15thm-2處理則有不利作用。僅60thm-2的添加生物炭可明顯改善干旱土壤養(yǎng)分狀況,15-30thm-2處理則有較明顯的不利作用。60thm-2的添加生物炭則明顯抑制作物的養(yǎng)分吸收。綜合而言,在第二季(2014年6月-10月)干旱脅迫可明顯改善沙土化學(xué)性質(zhì),對其土壤養(yǎng)分狀況影響不大,明顯減少了作物養(yǎng)分吸收,但提高了玉米籽粒千粒重。所有水平的添加生物炭均可進(jìn)一步明顯改善干旱土壤的化學(xué)性質(zhì),30thm-2水平的添加生物炭效果最明顯。30-60thm-2水平的添加生物炭均可進(jìn)一步明顯改善干旱土壤的養(yǎng)分狀況,且60thm-2水平的添加生物炭的效果最明顯。所有水平的添加生物炭均可明顯促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收,其中30-60 t hm-2的添加生物炭促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收的效果最明顯。但添加生物炭處理將顯著降低籽粒千粒重。第三季時(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上均可改善沙土化學(xué)性質(zhì)和養(yǎng)分狀況,但總體上抑制作物的養(yǎng)分吸收,顯著降低了小麥籽粒千粒重。所有水平添加生物炭均將明顯改善干旱沙土的化學(xué)性質(zhì)、養(yǎng)分狀況及促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收,且其效果均隨添加量增加而明顯加強。添加生物炭對沙土中干旱導(dǎo)致的小麥籽粒千粒重降低無改善作用。綜合而言,在第二季(2014年6月-10月)干旱對黃綿土化學(xué)性質(zhì)及作物養(yǎng)分吸收影響不大,但明顯變化其土壤養(yǎng)分狀況,提高了玉米籽粒千粒重。所有水平的添加生物炭均明顯變化黃綿土化學(xué)性質(zhì)并減少了作物養(yǎng)分吸收,其中30 t hm-2水平的添加生物炭對土壤化學(xué)性質(zhì)的變化作用最明顯,而15 t hm-2水平的添加生物炭減少了作物養(yǎng)分吸收的效果最明顯。30-60 t hm-2添加生物炭則可明顯改善干旱土壤的養(yǎng)分狀況。30 t hm-2水平的添加生物炭還可進(jìn)一步顯著提高黃綿土中玉米的千粒重。第三季時(2014年10月-2015年6月),干旱在一定程度上變化了黃綿土的化學(xué)性質(zhì)和養(yǎng)分狀況,但對作物養(yǎng)分吸收影響不明顯,且顯著增加了小麥籽粒千粒重。所有水平的添加生物炭均將明顯改善干旱黃綿土的化學(xué)性質(zhì)和養(yǎng)分狀況,且其效果均隨添加量增加而明顯加強。15 t hm-2水平的添加生物炭減少了作物養(yǎng)分吸收,但30-60 t hm-2水平的添加生物炭則明顯促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收,且其效果均隨添加量增加而明顯加強。但添加生物炭顯著降低了小麥籽粒千粒重,其中以60 t hm-2水平處理下千粒重降幅最為明顯。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X53
【部分圖文】：

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本文編號：2869279