不同生物碳和秸稈用量對滴灌棉花水氮利用率的影響

【摘要】：【目的】增加土壤有機碳含量，提高作物產(chǎn)量和水氮利用效率是干旱區(qū)農(nóng)田優(yōu)化管理的重要目標(biāo)。生物碳是一種含碳量高、穩(wěn)定性強的有機碳，可以有效增加土壤碳儲量，提高土壤肥力和生產(chǎn)力。通過研究不同氮肥用量下生物碳和棉花秸稈對滴灌棉花生長、產(chǎn)量及水氮利用效率的影響，為干旱區(qū)滴灌棉田增加土壤有機碳儲量、提高水氮利用效率提供理論依據(jù)。 【方法】以棉花秸稈為原料，在450℃下高溫厭氧制備生物碳。通過田間試驗探討了不同氮肥用量下生物碳和棉花秸稈對滴灌棉田土壤有機碳含量及棉花生長和水氮利用效率的影響。試驗中施氮（N）量設(shè)三個水平：0、300、450kg·hm~(-2)（分別以N0、N300、N450表示），其中N300處理為當(dāng)?shù)卮筇锿扑]氮肥用量。每個施氮水平下設(shè)置三種不同的生物碳和棉花秸稈用量，生物碳和棉花秸稈用量采用等碳量（0、1.40、2.80t·hm~(-2)）設(shè)計；其中，生物碳施用量分別為0、2.25、4.50t·hm~(-2)（分別以CK、1/2BC、BC表示），棉花秸稈施用量為0、6.00、12.00t·hm~(-2)（分別以CK、1/2ST、ST表示）。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，氮肥處理為主區(qū)，生物碳和棉花秸稈處理為副區(qū)，共15個處理，每個處理重復(fù)4次，共60個試驗小區(qū)。 【主要結(jié)果】（1）施用生物碳和秸稈處理土壤0~60cm土層含水量分別較CK平均增加了15.3%和20.1%。秸稈處理土壤累積CO_2通量顯著增加，施氮量300kg·hm~(-2)條件下，ST和1/2ST處理土壤CO_2累積通量分別較CK增加10.8%和7.6%；而生物碳處理土壤CO_2累積通量有所降低，BC和1/2BC處理土壤CO_2累積通量分別較CK降低7.3%和6.0%。氮肥、生物碳及秸稈用量均顯著影響土壤全氮含量，不施氮肥條件下（N0），ST和1/2ST土壤全氮含量較CK分別增加26.4%和12.8%；BC、1/2BC與CK差異不大。中氮（N300）條件下，ST處理土壤全氮含量較CK增加25.9%，1/2ST土壤全氮含量與CK差異不顯著；BC和1/2BC處理土壤全氮分別較CK增加了32.3%和18.7%。高氮（N450）條件下，ST處理土壤全氮含量最高，其次是BC和1/2ST處理，1/2BC與CK差異不顯著。 （2）秸稈處理土壤氮素凈礦化速率和氮素礦化率均顯著高于相應(yīng)等碳量施用的生物碳處理。ST和1/2ST土壤氮素凈礦化速率、氮素礦化率分別較CK增加150.6%、130.6%和117.2%、117.0%；BC和1/2BC土壤氮素凈礦化速率、氮素礦化率分別較CK增加92.1%、64.2%和61.9%、49.2%。 （3）施用生物碳和棉花秸稈均能顯著促進棉花生長、提高棉花產(chǎn)量。不施氮肥條件下，不同生物碳和秸稈處理棉花產(chǎn)量表現(xiàn)為STBC1/2BC1/2STCK；在施氮肥300kg·hm~(-2)條件下，棉花產(chǎn)量的大小順序為：ST1/2BC、1/2STBCCK；而在施氮肥450kg·hm~(-2)條件下，不同處理棉花產(chǎn)量表現(xiàn)為BC、ST1/2BC1/2ST、CK。 （4）施用生物碳和秸稈均能顯著提高棉花水氮利用效率。中氮（N300）和高氮（N450）條件下，生物碳處理（BC、1/2BC）棉花氮素吸收效率和氮肥表觀利用率較CK提高了分別提高了27.4~51.4%和14.9~37.0%；而秸稈處理（ST、1/2ST）僅提高了26.2~37.7%和5.4~20.1%。秸稈處理農(nóng)田水分利用效率和灌溉水利用效率較CK分別提高了60.5~205.8%和5.8~39.3%，生物碳處理提高了33.4~159.8%和13.2~35.1%。 【結(jié)論】因此，施用生物碳和秸稈均可提高滴灌棉田土壤有機碳和全氮含量，促進棉花生長，增加產(chǎn)量，提高水氮利用效率。生物碳在增加土壤有機碳和全氮含量，降低土壤CO_2，提高氮肥利用率方面優(yōu)于秸稈；而秸稈則在可顯著促進土壤氮素礦化和土壤CO_2、促進棉花生長，增加產(chǎn)量，提高水分利用率。 【關(guān)鍵詞】：生物碳 秸稈 棉花 產(chǎn)量 水氮利用率
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：S562
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第一章 前言11-18
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 研究領(lǐng)域國內(nèi)外的研究動態(tài)及發(fā)展趨勢12-17
• 1.2.1 滴灌棉田氮肥利用率及氮肥去向研究12-13
• 1.2.2 生物碳對土壤基本理化性質(zhì)的影響13
• 1.2.3 生物碳對土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響13-17
• 1.3 研究目標(biāo)和內(nèi)容17-18
• 1.3.1 研究目標(biāo)17
• 1.3.2 研究內(nèi)容17-18
• 第二章 試驗內(nèi)容與研究方法18-21
• 2.1 試驗設(shè)置18
• 2.1.1 試驗材料18
• 2.1.2 試驗設(shè)計18
• 2.2 樣品采集與處理18-19
• 2.3 測試指標(biāo)與方法19-20
• 2.3.1 土壤凈氮礦化率的測定19
• 2.3.2 土壤 CO_2通量的測定19
• 2.3.3 土壤19
• 2.3.4 植物19-20
• 2.4 計算與數(shù)據(jù)處理20-21
• 2.4.1 計算公式20
• 2.4.2 數(shù)據(jù)處理與分析20-21
• 第三章 生物碳和秸稈用量對土壤有機碳和氮素含量的影響21-27
• 3.1 不同處理對土壤有機質(zhì)含量的影響21-22
• 3.2 不同處理對土壤 CO_2通量的影響22-23
• 3.2.1 土壤 CO_2日通量的變化動態(tài)22-23
• 3.2.2 土壤 CO_2累積通量23
• 3.3 不同處理對土壤全氮含量的影響23-24
• 3.4 不同處理對土壤凈氮礦化速率的影響24-25
• 3.5 討論25-26
• 3.6 小結(jié)26-27
• 第四章 生物碳和秸稈用量對棉花生長及產(chǎn)量的影響27-32
• 4.1 生物碳和施氮量對棉花生長及產(chǎn)量的影響27-30
• 4.1.1 干物質(zhì)積累動態(tài)27-28
• 4.1.2 干物質(zhì)重28-29
• 4.1.3 棉花產(chǎn)量29-30
• 4.2 討論30-31
• 4.3 小結(jié)31-32
• 第五章 生物碳及秸稈用量對棉花水氮利用效率的影響32-39
• 5.1 生物碳及施氮量對水分利用率的影響32-35
• 5.1.1 不同處理土壤水分的動態(tài)變化32-33
• 5.1.2 農(nóng)田水分利用效率33-34
• 5.1.3 灌溉水利用效率34-35
• 5.2 生物碳及施氮量對棉花氮素利用的影響35-37
• 5.2.1 植株氮素吸收量35
• 5.2.2 氮素吸收效率35-36
• 5.2.3 氮肥生產(chǎn)效率36-37
• 5.2.4 氮肥表觀利用率37
• 5.3 討論37-38
• 5.4 小結(jié)38-39
• 第六章 結(jié)論與展望39-41
• 6.1 結(jié)論39
• 6.2 主要創(chuàng)新點39
• 6.3 研究展望39-41
• 參考文獻41-49
• 致謝49-51
• 作者簡介51-52
• 附件52

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