玉米秸秆及其制备的生物质炭对砖红壤土壤性质及硝化作用影响研究

【摘要】：海南高温多雨的气候形成了酸性及保肥性能差的土壤,由此也决定了氮低的利用率。秸秆及生物质炭在改良土壤酸度,增强土壤保肥能力上有着巨大潜力,并可能影响氮的利用率。为了解玉米秸秆及由其制备的生物质炭对海南砖红壤性质的影响,以及因土壤性质改变而对土壤硝化作用的影响,以海南典型的花岗岩和玄武岩母质发育的砖红壤为供试材料,在土壤最适水分环境和淹水条件下,进行室内培养,以进行玉米秸秆及其制备的生物质炭的施入对砖红壤土壤理化性质及培养后土壤硝化作用的研究。试验设生物质炭(B)、生物质炭+玉米秸秆(BCS)、玉米秸秆(CS)以及对照(CK)4个处理。试验研究结果如下： 1、生物材料施入显著降低土壤酸度。花岗岩母质土壤在75%田间持水量及淹水培养下,土壤pH分别增加了0.67-1.24和0.30-0.49个单位,土壤交换性酸则分别降低了80.34-86.28%和50.22-68.90%;玄武岩母质土壤pH分别增加了0.39-0.73和0.12-0.22单位,交换性酸分别降低了47.06-54.01%和26.91-35.38%。生物材料对花岗岩母质砖红壤土壤酸度改良效果优于玄武岩母质砖红壤,75%田间持水量下培养对土壤酸度的改良效果优于淹水培养。生物材料对砖红壤土壤酸度改良效果依次为：玉米秸秆生物质炭+玉米秸秆生物质炭。 2、生物材料施入显著提高土壤养分含量。生物材料对花岗岩母质土壤有机碳作用效果优于玄武岩母质土壤,添加生物质炭土壤,其有机碳含量较稳定。生物材料中,以玉米秸秆的效果最好,生物质炭+玉米秸秆次之,生物质炭效果最弱。生物材料施入还显著提高土壤交换能力。花岗岩母质土壤在75%田间持水量和淹水培养下,其阳离子交换量分别增加了0.95-1.54和0.36-0.46cmol/kg,交换性盐基总量分别提高1.40-2.77和1.35-2.23倍,盐基饱和度分别提高了28.97-53.26%和28.18-46.18%；玄武岩母质土壤的阳离子交换量分别增加了-0.03-1.26和0.50-1.33cmol/kg,交换性盐基总量分别提高了1.26-2.23和1.28-2.29倍,盐基饱和度分别提高了14.91-32.63%和15.64-24.81%。综合土壤养分含量,花岗岩母质土壤适宜于75%田间田间持水量下培养,玄武岩母质土壤则是淹水培养。生物材料对砖红壤吸附性能的影响程度大小依次为：玉米秸秆生物质炭+玉米秸秆生物质炭。 3、生物材料施入,因土壤类型及培养水分差异而对硝化作用的影响不同。生物质炭施入,不同水分培养下的土壤铵态氮均能快速转化成硝态氮,土壤硝化率高,从而增加了土壤硝态氮淋失的风险；玉米秸秆作用效果因培养水分不同而有差异,75%田间持水量培养的土壤硝化作用进行较为彻底,淹水培养对土壤硝化有一定的抑制作用。添加秸秆的土壤,对矿质氮有一定的生物固定的现象,降低了硝态氮淋失引起的土壤中氮的损失。 综合生物材料的制备过程、其改良土壤理化性质的效果以及对硝化作用影响,建议以秸秆方式还田来进行土壤改良,土壤水分管理因土壤类型或改良目的可适当进行调整。 【关键词】：砖红壤 田间持水量 玉米秸秆 生物质炭 土壤理化性质 硝化作用
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S156
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 引言11-21
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 文献综述12-21
• 1.2.1 农业秸秆的研究利用情况12
• 1.2.2 秸秆还田对土壤性质的影响12-13
• 1.2.3 生物质炭对土壤性质的影响13-17
• 1.2.3.1 生物质炭的性质13-14
• 1.2.3.2 生物质炭对土壤性质的影响14-17
• 1.2.4 氮硝化作用17-19
• 1.2.4.1 氮肥使用现状17-18
• 1.2.4.2 硝化作用18-19
• 1.2.5 硝化作用的影响因素19-21
• 1.2.5.1 水分与通气情况19
• 1.2.5.2 温度19
• 1.2.5.3 有机质作用19-20
• 1.2.5.4 土壤pH20-21
• 第二章 研究目的及意义21-22
• 2.1 研究目的及意义21
• 2.2 研究内容21-22
• 第三章 材料与方法22-25
• 3.1 生物材料对土壤理化性质的影响22-23
• 3.1.1 供试材料22
• 3.1.2 试验设计22-23
• 3.1.3 土壤样品采集23
• 3.2 生物材料作用下土壤硝化作用试验23
• 3.2.1 供试土壤23
• 3.2.2 供试肥料23
• 3.2.3 试验设计23
• 3.2.4 样品采集和分析项目23
• 3.3 测定项目和分析方法23-24
• 3.4 数据处理24-25
• 第四章 结果与分析25-56
• 4.1 生物材料对土壤酸度的影响25-31
• 4.1.1 生物材料对土壤活性酸的影响25-27
• 4.1.2 生物材料对土壤交换性酸的影响27-28
• 4.1.3 生物材料对土壤交换性铝和交换性氢的影响28-31
• 4.2 生物材料对土壤养分的影响31-43
• 4.2.1 生物材料对土壤有机碳的影响31-33
• 4.2.2 生物材料对土壤全氮的影响33-35
• 4.2.3 生物材料对土壤碱解氮的影响35-37
• 4.2.4 生物材料对土壤全磷的影响37-38
• 4.2.5 生物材料对土壤速效磷的影响38-40
• 4.2.6 生物材料对土壤全钾的影响40-41
• 4.2.7 生物材料对土壤速效钾的影响41-43
• 4.3 生物材料对土壤交换性能的影响43-48
• 4.3.1 土壤阳离子交换量43-44
• 4.3.2 土壤交换性盐基总量44-46
• 4.3.3 土壤盐基饱和度46-48
• 4.4 生物材料添加对土壤氮硝化作用的影响48-56
• 4.4.1 花岗岩母质砖红壤土壤铵态氮与硝态氮的变化48-52
• 4.4.2 玄武岩母质砖红壤土壤铵态氮与硝态氮的变化52-56
• 第五章 讨论56-63
• 5.1 生物材料对土壤酸度的影响56-57
• 5.2 生物材料对土壤养分的影响57-60
• 5.2.1 生物材料对土壤有机碳含量的影响57-58
• 5.2.2 生物材料对土壤氮含量的影响58-59
• 5.2.3 生物材料对土壤磷钾含量的影响59-60
• 5.3 生物材料对土壤交换性能的影响60-61
• 5.4 生物材料对土壤氮硝化作用的影响61-63
• 第六章 结论63-65
• 参考文献65-73
• 致谢73

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