生物炭施用对土壤自养/异养呼吸的影响及驱动因子分析
发布时间：2021-04-18 06:34
在气候变暖及耕地质量下降背景下,农田土壤提质增效及固碳减排的需求日趋增加,亟需采取有效措施提升土壤肥力和固碳能力。生物炭在土壤改良、温室气体减排等方面都展现出潜力,但研究结果存在争议,还需要进一步探明生物炭对增汇减排的效果。本文以夏玉米-冬小麦轮作农田土壤为研究对象,采用田间试验的方法,系统研究不同水平生物炭施用下的土壤自养/异养呼吸速率、土壤环境因子、土壤养分及土壤微生物性质的变化特征,探讨生物炭固碳减排和影响土壤肥力的可能原因,以期明确生物炭的合理用量。并采用相关分析法和主成分分析法确定影响农田土壤总呼吸速率的主要因子,为探索果木枝条炭化还田于华北平原夏玉米-冬小麦轮作土壤的应用潜力提供一定科学依据。主要研究结果如下:（1）在对照（0 t·hm-2）、低生物炭施用量处理（5 t·hm-2）、中生物炭施用量处理（10 t·hm-2）、高生物炭施用量处理（20t·hm-2）条件下,土壤总呼吸速率、自养呼吸速率和异养呼吸速率昼夜呈现单峰形变化规律,白天波动变化较大,夜晚与凌晨变化较小,最大值出现在14:00左右,玉米季和小麦季分别平均达到12.09 μmol·m-2·s-1和5.3s8μ...
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１技术路线图
?河北农业大学硕士学位（毕业）论文???２材料与方法??２．１试验区概况??试验区位于河北省邢台市宁晋县（１１４°?５９’?Ｅ，?３７°?３６’?Ｎ），该区地处太行山东麓冲积平??原，属于暖温带大陆性气候区，年平均温度和降雨量分别为１３?°Ｃ和５０］?ｍｍ，年均无霜期约??２００１田间试验开展于２０１７．６．２０－２０１８．６．８，气温与降水情况见图２。??３５ｒ?—ｊ４５??１?，?ｒ??－１０?．１１?ｌ．?ｌｌ?Ｊｉｌｌ?ＩＩＩ?■?，?Ｉ?ｉＬ?．．?Ｉ?＿?＿｜＿Ｊ』Ｌ?■＿?〇??２０１７／６／１?２？１７？／１?２０１７／１２／１?２０１８／３／１?Ｍ１ＳＷ１??图２试验期间日平均气温与日累计降水情况。??Ｆｉｇ．２?Ｄａｉｌｙ?ａｖｅｒａｇｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｄａｉｌｙ?ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ?ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｐｅｒｉｏｄ．??２．２供试材料??２．２．１供试土壤??供试土壤为中壤质潮褐土，０－２０?ｃｍ?土层的理化性质见表１。??表１供试土壤基本理化性质??Ｔａｂｌｅ?１?Ｂａｓｉｃ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ａｎｄ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｔｅｓｔｅｄ?ｓｏｉｌ??全氮?速效钾??容重?有机质?ＤＯＣ?ＭＢＣ?ＮＯ３－Ｎ?ＮＨ４＋－Ｎ?有效磷??ｐＨ?（ｇｋｇ＊?（ｍｇ－ｋｇ＊??（ｇ?ｅｍ＇３）?（ｇ．ｋｇ．１）?（ｍｇ－ｋｇ＊１）?（ｍｇ－ｋｇ＇１）?（ｍｇ．ｋｇ．１）?（ｍｇ．ｋｇ＇１）?（ｍｇ?ｋｇ＇１）??＇）?１）??１．５０?８．０９?１５．８０?４４．７９?１
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【参考文献】：
期刊论文
[1]炭化温度对祖卡木颗粒药渣生物炭特性的影响[J]. 宋艳艳,庞珊娇,周晓英. 中国中医药信息杂志. 2018(10)
[2]稻壳生物炭的制备及性质表征[J]. 黄兆琴,张乃文,刘霞. 广州化工. 2018(12)
[3]生物炭施用量对紫色水稻土温室气体排放的影响[J]. 祁乐,高明,郭晓敏,牛海东,李婷,孙涛,曹群羚,汤镓豪. 环境科学. 2018(05)
[4]秸秆生物炭配施氮肥对潮土土壤碳氮含量及作物产量的影响[J]. 宋大利,习向银,黄绍敏,张水清,袁秀梅,黄伏森,刘阳,王秀斌. 植物营养与肥料学报. 2017(02)
[5]施用生物炭对土壤呼吸以及土壤有机碳组分的影响[J]. 王月玲,周凤,张帆,马武功,王强,曹胜磊,耿增超. 环境科学研究. 2017(06)
[6]不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤活性有机碳的影响[J]. 赵世翔,于小玲,李忠徽,杨艳,刘丹,王旭东,张阿凤. 环境科学. 2017(01)
[7]旱地土壤有机碳氮和供氮能力对长期不同氮肥用量的响应[J]. 王慧,刘金山,惠晓丽,戴健,王朝辉. 中国农业科学. 2016(15)
[8]玉米秸秆炭对玉米物质生产及产量形成特性的影响[J]. 程效义,张伟明,孟军,杨旭,赵倩雯,陈温福. 玉米科学. 2016(01)
[9]生物炭对植烟土壤微生态和烤烟生理的影响[J]. 陈懿,陈伟,林叶春,程建中,潘文杰. 应用生态学报. 2015(12)
[10]生物炭添加对半干旱地区土壤温室气体排放的影响[J]. 郭艳亮,王丹丹,郑纪勇,赵世伟,张兴昌. 环境科学. 2015(09)
博士论文
[1]德国北部温带海洋性气候区农用地土壤呼吸动态变化及其驱动机理[D]. 王洋.西北农林科技大学 2015
[2]石家庄西部太行山区土地利用变化碳排放演变及预测研究[D]. 陈景.中国地质大学(北京) 2015
硕士论文
[1]唐县土地整治项目区土壤碳排放变化特征及影响因素研究[D]. 杨天戈.河北农业大学 2018
[2]秸秆生物炭施用对潮土肥力和固碳减排的影响[D]. 刘园.河南农业大学 2015
[3]生物炭肥对土壤性质、玉米生长及水肥利用效率影响试验研究[D]. 吕一甲.内蒙古农业大学 2014
[4]不同生物炭施用量对烤烟土壤理化性状及烤烟生长的影响[D]. 赵殿峰.西北农林科技大学 2014
[5]竹质生物炭中溶解性有机碳对温室气体排放和土壤养分的影响[D]. 王耀锋.南京农业大学 2014
[6]黄土塬区四种土地利用方式的地表CO2通量研究[D]. 韩晓阳.西北农林科技大学 2012
本文编号：3144999
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１技术路线图
?河北农业大学硕士学位（毕业）论文???２材料与方法??２．１试验区概况??试验区位于河北省邢台市宁晋县（１１４°?５９’?Ｅ，?３７°?３６’?Ｎ），该区地处太行山东麓冲积平??原，属于暖温带大陆性气候区，年平均温度和降雨量分别为１３?°Ｃ和５０］?ｍｍ，年均无霜期约??２００１田间试验开展于２０１７．６．２０－２０１８．６．８，气温与降水情况见图２。??３５ｒ?—ｊ４５??１?，?ｒ??－１０?．１１?ｌ．?ｌｌ?Ｊｉｌｌ?ＩＩＩ?■?，?Ｉ?ｉＬ?．．?Ｉ?＿?＿｜＿Ｊ』Ｌ?■＿?〇??２０１７／６／１?２？１７？／１?２０１７／１２／１?２０１８／３／１?Ｍ１ＳＷ１??图２试验期间日平均气温与日累计降水情况。??Ｆｉｇ．２?Ｄａｉｌｙ?ａｖｅｒａｇｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｄａｉｌｙ?ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ?ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｐｅｒｉｏｄ．??２．２供试材料??２．２．１供试土壤??供试土壤为中壤质潮褐土，０－２０?ｃｍ?土层的理化性质见表１。??表１供试土壤基本理化性质??Ｔａｂｌｅ?１?Ｂａｓｉｃ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ａｎｄ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｔｅｓｔｅｄ?ｓｏｉｌ??全氮?速效钾??容重?有机质?ＤＯＣ?ＭＢＣ?ＮＯ３－Ｎ?ＮＨ４＋－Ｎ?有效磷??ｐＨ?（ｇｋｇ＊?（ｍｇ－ｋｇ＊??（ｇ?ｅｍ＇３）?（ｇ．ｋｇ．１）?（ｍｇ－ｋｇ＊１）?（ｍｇ－ｋｇ＇１）?（ｍｇ．ｋｇ．１）?（ｍｇ．ｋｇ＇１）?（ｍｇ?ｋｇ＇１）??＇）?１）??１．５０?８．０９?１５．８０?４４．７９?１
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【参考文献】：
期刊论文
[1]炭化温度对祖卡木颗粒药渣生物炭特性的影响[J]. 宋艳艳,庞珊娇,周晓英. 中国中医药信息杂志. 2018(10)
[2]稻壳生物炭的制备及性质表征[J]. 黄兆琴,张乃文,刘霞. 广州化工. 2018(12)
[3]生物炭施用量对紫色水稻土温室气体排放的影响[J]. 祁乐,高明,郭晓敏,牛海东,李婷,孙涛,曹群羚,汤镓豪. 环境科学. 2018(05)
[4]秸秆生物炭配施氮肥对潮土土壤碳氮含量及作物产量的影响[J]. 宋大利,习向银,黄绍敏,张水清,袁秀梅,黄伏森,刘阳,王秀斌. 植物营养与肥料学报. 2017(02)
[5]施用生物炭对土壤呼吸以及土壤有机碳组分的影响[J]. 王月玲,周凤,张帆,马武功,王强,曹胜磊,耿增超. 环境科学研究. 2017(06)
[6]不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤活性有机碳的影响[J]. 赵世翔,于小玲,李忠徽,杨艳,刘丹,王旭东,张阿凤. 环境科学. 2017(01)
[7]旱地土壤有机碳氮和供氮能力对长期不同氮肥用量的响应[J]. 王慧,刘金山,惠晓丽,戴健,王朝辉. 中国农业科学. 2016(15)
[8]玉米秸秆炭对玉米物质生产及产量形成特性的影响[J]. 程效义,张伟明,孟军,杨旭,赵倩雯,陈温福. 玉米科学. 2016(01)
[9]生物炭对植烟土壤微生态和烤烟生理的影响[J]. 陈懿,陈伟,林叶春,程建中,潘文杰. 应用生态学报. 2015(12)
[10]生物炭添加对半干旱地区土壤温室气体排放的影响[J]. 郭艳亮,王丹丹,郑纪勇,赵世伟,张兴昌. 环境科学. 2015(09)
博士论文
[1]德国北部温带海洋性气候区农用地土壤呼吸动态变化及其驱动机理[D]. 王洋.西北农林科技大学 2015
[2]石家庄西部太行山区土地利用变化碳排放演变及预测研究[D]. 陈景.中国地质大学(北京) 2015
硕士论文
[1]唐县土地整治项目区土壤碳排放变化特征及影响因素研究[D]. 杨天戈.河北农业大学 2018
[2]秸秆生物炭施用对潮土肥力和固碳减排的影响[D]. 刘园.河南农业大学 2015
[3]生物炭肥对土壤性质、玉米生长及水肥利用效率影响试验研究[D]. 吕一甲.内蒙古农业大学 2014
[4]不同生物炭施用量对烤烟土壤理化性状及烤烟生长的影响[D]. 赵殿峰.西北农林科技大学 2014
[5]竹质生物炭中溶解性有机碳对温室气体排放和土壤养分的影响[D]. 王耀锋.南京农业大学 2014
[6]黄土塬区四种土地利用方式的地表CO2通量研究[D]. 韩晓阳.西北农林科技大学 2012
本文编号：3144999
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