本文選題：生物炭　切入點(diǎn)：水稻　出處：《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：東北氣溫低與水稻喜溫性之間的矛盾,是水稻生產(chǎn)的主要問題之一。早春保護(hù)地早育苗,緩解了水稻生育期積溫不足及延遲性冷害等問題,使水稻穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn),促進(jìn)了東北水稻生產(chǎn)的跨越式發(fā)展,為國(guó)家糧食安全做出了重要貢獻(xiàn)。但是,旱育水稻秧苗,需用大量旱田土和草炭,長(zhǎng)期、過度挖掘?qū)е潞芏嗟貐^(qū)無土可取,資源與環(huán)境遭到破壞。而采用稻田土壤培育秧苗,土壤黏重、冷漿,則易造成秧苗素質(zhì)差、立枯病多發(fā)等問題。另一方面,東北地區(qū)秸稈焚燒、地力下降等問題日益突出。采用秸稈還田后,因氣溫低不易腐爛,往往影響下茬作物生長(zhǎng)。生物炭,具有良好的結(jié)構(gòu)及理化特性,已為諸多專家學(xué)者廣泛研究認(rèn)可。將秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物制成生物炭施入土壤,可改良土壤理化特性,從而培育壯苗、促進(jìn)水稻生長(zhǎng),既可解決東北水稻早育秧苗生產(chǎn)中的難題,亦可高效利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源、實(shí)現(xiàn)改土培肥,從而促進(jìn)東北水稻生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。為此,本研究在東北冷涼區(qū)稻田土壤中添加不同用量生物炭,研究生物炭對(duì)基質(zhì)土壤水分、溫度特性,養(yǎng)分變化及水稻秧苗素質(zhì)等的影響。并進(jìn)一步在水稻秧苗移栽后的本田條件下,研究了生物炭對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分吸收與分配、產(chǎn)量及稻米品質(zhì)等的影響。主要研究結(jié)果如下：1.稻田土壤中添加生物炭對(duì)基質(zhì)土壤水分、溫度具有顯著影響。生物炭對(duì)水分的持留能力高于稻田土壤,添加30%生物炭的基質(zhì)土壤其持水力最強(qiáng),日平均水分蒸發(fā)量比對(duì)照減少6.4%,而添加5%-10%生物炭,基質(zhì)溫度最高,其日最高溫度比對(duì)照提高1.6℃,日平均溫度與對(duì)照的溫差達(dá)1.05℃。稻田土壤中添加5%-10%生物炭,有利于克服東北早春低溫障礙因子,創(chuàng)造培育壯苗的土壤條件。2.在東北早春水稻旱育秧苗條件下,添加生物炭對(duì)育苗基質(zhì)土壤養(yǎng)分的調(diào)控作用明顯。其中,生物炭處理的N、P、Ca、Mg、S、Mn、Zn、Cu和Na元素含量分別平均比對(duì)照提高了0.41%、5.1%、2.9%、36.3%、97.5%、2.6%、85.0%、4.9%和3.4%,而K和Fe元素含量有所減少。3.在東北早春水稻早育秧苗條件下,添加生物炭對(duì)水稻秧苗素質(zhì)具有良好的正向調(diào)控作用。添加5.0%-10.0%生物炭,可促進(jìn)秧苗根系的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)建成,秧苗根長(zhǎng)、根表面積、根體積明顯增加,細(xì)根占比大幅提高。根系生理結(jié)構(gòu)也發(fā)生明顯變化,根系表皮細(xì)胞、厚壁細(xì)胞發(fā)育良好,排列疏松、皮層組織發(fā)達(dá),導(dǎo)管數(shù)量增加。水稻根半徑、根表皮厚度、根皮層厚度、皮層腔面積及導(dǎo)管橫截面積等明顯提高。同時(shí),生物炭處理(5.0%-15.0%)的水稻秧苗株高、干物質(zhì)積累、C/N、葉齡指數(shù),養(yǎng)分元素吸收(N、P、K、Ca、Mg、S、Mn、Zn、Cu、Fe、Na)等均有明顯提高,秧苗整體素質(zhì)提高。4.在秧苗移栽后的本田條件下,生物炭處理(20 t·hm-2和40 t·hm-2)的水稻分蘗數(shù)明顯高于對(duì)照,促進(jìn)了水稻分蘗早生快發(fā)。在水稻主要生育時(shí)期,生物炭對(duì)水稻不同器官干物質(zhì)積累和分配的調(diào)控作用明顯。生物炭處理的水稻根系、莖鞘、葉片干物質(zhì)積累顯著高于對(duì)照,表現(xiàn)為隨炭量增加而提高。在分蘗期,施炭處理的根冠比明顯高于對(duì)照,但在孕穗期,根冠比有所降低,呈隨炭量增加而降低趨勢(shì)。生物炭處理的莖鞘物質(zhì)表觀轉(zhuǎn)移量、輸出率和轉(zhuǎn)化率均高于對(duì)照,利于產(chǎn)量形成。5.在秧苗移栽后的本田條件下,生物炭促進(jìn)了水稻植株對(duì)養(yǎng)分的吸收和積累。不同用量生物炭條件下,水稻植株對(duì)N、P、K、Mg、S元素的吸收與積累量均顯著高于對(duì)照。而微量元素Mn、Zn、Cu、Fe,在施炭量為20-80 t·hm-2時(shí)顯著高于對(duì)照。生物炭對(duì)水稻不同器官養(yǎng)分元素分配影響最大的時(shí)期為分蘗期和孕穗期,而在齊穗期和成熟期,生物炭對(duì)水稻各器官大多數(shù)養(yǎng)分元素分配比例的影響較小,生物炭促使水稻不同器官的養(yǎng)分元素分配更趨合理。6. 生物炭對(duì)產(chǎn)量形成具有促進(jìn)作用。施用生物炭(20～60 t·hm-2),單位面積穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、收獲指數(shù)和生物產(chǎn)量明顯增加。生物炭各處理的水稻產(chǎn)量平均比對(duì)照提高13.8%。其中,以施用40 t·hm-2生物炭的水稻產(chǎn)量最高,比對(duì)照提高27.8%,增產(chǎn)作用明顯。單位面積穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和收獲指數(shù)提高是增產(chǎn)的主要原因。施用生物炭,對(duì)稻米品質(zhì)無明顯影響。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S511

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