發(fā)布時間：2018-09-08 09:50

【摘要】：黑龍江省是我國重要的糧食生產(chǎn)基地,然而水資源短缺、水土流失面積不斷擴大,嚴重制約了該地區(qū)農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟的發(fā)展,威脅了生態(tài)系統(tǒng)的平衡,成為限制地區(qū)可持續(xù)發(fā)展與糧食安全的重要因素。生物炭作為一種新興的土壤改良劑,可以改良土壤,提高土壤肥力、固定碳素減緩氣候變化,綜合利用生物炭可以解決可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能降耗、環(huán)境保護和治理等問題。為探尋秸稈生物炭對黑龍江省坡耕地主要糧食作物的節(jié)水增產(chǎn)及水土保持效應,試驗于2015年,以黑龍江省北安市紅星農(nóng)場3°坡耕地為研究對象,設置玉米和大豆兩個試驗區(qū),生物炭施加量分別為0、25、50、75、100t/hm2 5個處理。試驗中利用人工觀測、TDR、徑流自動記錄系統(tǒng)和泥沙收集系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)收集,通過對在天然降雨下次降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙過程,年降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙量以及土壤含水量變化、作物生長動態(tài)和產(chǎn)量及其生長要素的觀測與分析的基礎(chǔ)上,研究了不同作物在不同生物炭施加量情況下的水土保持和節(jié)水增產(chǎn)效應,并采用灰色關(guān)聯(lián)投影模型分別對玉米和大豆試驗區(qū)生物炭施加量模式進行了綜合評價,得出玉米和大豆的最優(yōu)生物炭施加量方案,以期為當?shù)貙崿F(xiàn)生物炭的應用提供參考。初步結(jié)論如下:(1)施加生物炭可以改善土壤環(huán)境,且生物炭施加量越多效果越明顯。施加生物炭對玉米和大豆試驗區(qū)影響基本一致,施加生物炭可以降低土壤容重、增加田間持水量、提高土壤中有機質(zhì)、有效磷和有效鉀的含量,且生物炭施加量越多效果越好,但是施加生物炭對土壤中銨態(tài)氮的含量影響較小。(2)施加生物炭對降雨徑流過程影響不大,但可以減少降雨地表徑流量。生物炭對次降雨徑流的影響與降雨時植物生長狀態(tài)和降雨強度有關(guān),產(chǎn)流量隨著生物炭施加量增大而減小;施加生物炭也可以降低年徑流量,對于玉米試驗區(qū),年徑流量隨著生物炭施加量的增加而減小,而大豆試驗區(qū)生物炭施加量為75t/hm2的處理年徑流量最小。(3)施加生物炭對降雨產(chǎn)沙過程影響不大,但施加適量生物炭可以減少降雨帶來的土壤侵蝕和養(yǎng)分流失量。施加適量生物炭可以降低年產(chǎn)沙量,對于玉米試驗區(qū),生物炭施加量為25t/hm2時產(chǎn)沙量最小;對于大豆試驗區(qū),產(chǎn)沙量隨著生物炭施加量增加而增加。施加生物炭可以減少土壤中有機質(zhì)、銨態(tài)氮、有效磷和有效鉀的流失,但是不同生物炭施加量對減少各養(yǎng)分流失影響不一,沒有明顯規(guī)律。(4)施加生物炭對土壤水分動態(tài)變化趨勢沒有明顯的改變,但可以提高0~60cm土層土壤含水量,從而提高土壤儲水量。玉米和大豆試驗區(qū)生物炭對土壤水分的影響基本一致,施加生物炭的處理各生育期0~60cm土層土壤含水量均高于對照處理,且土壤含水量隨著生物炭施加量的增加而增高;施加生物炭對60~100cm土層土壤含水量影響較小。(5)施加生物炭可以提高玉米和大豆的生長動態(tài)、產(chǎn)量及其構(gòu)成要素,各指標變化規(guī)律基本相同。當生物炭施用量為50 t/hm2時,玉米各指標達到最優(yōu);當生物炭施用量為75 t/hm2時,大豆各指標達到最優(yōu)。(6)施加生物炭可以提高玉米、大豆的水分利用效率。其中,生物炭施用量為50 t/hm2時,玉米水分利用效率最高;生物炭施用量為75 t/hm2時,大豆水分利用效率最高。(7)對不同生物炭施加量方案進行綜合評價得出:玉米試驗區(qū)中生物炭施用量為25t/hm2為最佳方案,大豆試驗區(qū)中生物炭施用量為75 t/hm2為最佳方案。
[Abstract]:Heilongjiang Province is an important grain production base in China. However, the shortage of water resources and the expanding area of soil erosion seriously restrict the development of agriculture and economy in this area, threaten the balance of ecosystem, and become an important factor restricting the sustainable development and food security in this area. In order to explore the effects of straw biochar on water-saving, yield-increasing and soil and water conservation of main grain crops on Sloping Farmland in Heilongjiang Province, the experiment was conducted in Beian City, Heilongjiang Province in 2015. In the experiment, the data of runoff, sediment and sediment collection were collected by artificial observation, TDR, automatic runoff recording system and sediment collection system. The runoff, sediment production and annual rainfall were analyzed in the next rainfall period. Based on the observation and analysis of runoff yield, sediment yield and soil water content, crop growth dynamics, yield and growth factors, the effects of different crops on Soil and water conservation and water saving and yield increase were studied under different biochar application rates. The grey relational projection model was used to apply biochar to maize and soybean experimental areas respectively. The results are as follows: (1) Biochar application can improve soil environment, and the more biochar application, the more obvious the effect. The effect of biochar application on corn and soybean is basically the same. As a result, the application of biochar can reduce soil bulk density, increase field water holding capacity, increase soil organic matter, available phosphorus and potassium content, and the more biochar applied, the better the effect, but the application of biochar on soil ammonium nitrogen content has little effect. (2) The application of biochar has little effect on rainfall runoff process, but can reduce rainfall. The effect of biochar on runoff is related to plant growth and rainfall intensity during rainfall, and the yield decreases with the increase of biochar application. The annual runoff can also be reduced with the increase of biochar application. For maize test area, the annual runoff decreases with the increase of biochar application, while for soybean test area, the annual runoff decreases with the increase of biochar application. The annual runoff of 75 t/hm2 was the smallest. (3) The application of biochar had little effect on rainfall and sediment yield, but it could reduce soil erosion and nutrient loss caused by rainfall. Biochar could reduce the loss of organic matter, ammonium nitrogen, available phosphorus and potassium in soil, but the effect of different biochar application on reducing nutrient loss was different, and there was no obvious regularity. (4) Biochar application had no significant effect on the dynamic change of soil moisture. The effect of biochar on soil moisture in maize and soybean experimental areas was basically the same. The soil moisture content in 0-60 cm soil layer was higher than that in control treatment at different growth stages, and the soil moisture content increased with the increase of biochar application. (5) Biochar application could improve the growth dynamics, yield and its components of maize and soybean, and the change rule of each index was basically the same. (6) The application of biochar could improve the water use efficiency of maize and soybean. The highest water use efficiency of maize was when the biochar application rate was 50 t/hm2, and the highest water use efficiency of soybean was when the biochar application rate was 75 t/hm2. (7) The comprehensive evaluation of different biochar application rate schemes showed that: the middle-aged maize experiment area was middle-aged. 25 t/hm2 was the best scheme, 75 t/hm2 was the best scheme.
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S157

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 袁艷文;田宜水;趙立欣;孟海波;;生物炭應用研究進展[J];可再生能源;2012年09期

2 張忠河;林振衡;付婭琦;王宏海;康全德;尤希鳳;;生物炭在農(nóng)業(yè)上的應用[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2010年22期

3 何緒生;耿增超;佘雕;張保健;高海英;;生物炭生產(chǎn)與農(nóng)用的意義及國內(nèi)外動態(tài)[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2011年02期

4 何緒生;張樹清;佘雕;耿增超;高海英;;生物炭對土壤肥料的作用及未來研究[J];中國農(nóng)學通報;2011年15期

5 謝祖彬;劉琦;許燕萍;朱春悟;;生物炭研究進展及其研究方向[J];土壤;2011年06期

6 楊放;李心清;王兵;程建中;;生物炭在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和污染治理中的應用[J];地球與環(huán)境;2012年01期

7 張千豐;王光華;;生物炭理化性質(zhì)及對土壤改良效果的研究進展[J];土壤與作物;2012年04期

8 陳溫福;張偉明;孟軍;;農(nóng)用生物炭研究進展與前景[J];中國農(nóng)業(yè)科學;2013年16期

9 張偉;;生物炭創(chuàng)造“技術(shù)土壤”[J];農(nóng)業(yè)知識;2013年23期

10 張晗芝;黃云;劉鋼;許燕萍;劉金山;卑其誠;藺興武;朱建國;謝祖彬;;生物炭對玉米苗期生長、養(yǎng)分吸收及土壤化學性狀的影響[J];生態(tài)環(huán)境學報;2010年11期

相關(guān)會議論文 前10條

1 沈國清;;生物炭影響土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的生物學機制[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

2 楊丹;劉限;劉鳴達;張玉龍;;生物炭對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境改良作用的研究進展[A];發(fā)展低碳農(nóng)業(yè) 應對氣候變化——低碳農(nóng)業(yè)研討會論文集[C];2010年

3 黃蘋;潘波;焦杏春;;滇池底泥制備的生物炭對菲的吸附-解吸[A];持久性有機污染物論壇2011暨第六屆持久性有機污染物全國學術(shù)研討會論文集[C];2011年

4 戴中民;劉杏梅;吳建軍;汪海珍;徐建明;;用于改良酸性土壤的生物炭基本性質(zhì)的表征[A];面向未來的土壤科學（上冊）——中國土壤學會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學術(shù)交流研討會論文集[C];2012年

5 閆智培;李十中;;生物質(zhì)熱解生產(chǎn)生物炭研究進展[A];全國農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];2011年

6 陸海楠;胡學玉;陳威;;生物炭添加對土壤CO_2排放的影響[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學術(shù)研討會論文集[C];2013年

7 孟靜靜;劉靜宇;黃少鵬;;低碳經(jīng)濟下的生物炭研究[A];低碳陜西學術(shù)研討會論文集[C];2010年

8 王震宇;鄭浩;李鋒民;;濕地植物蘆竹生物炭的制備及特性表征研究[A];2010中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集(第四卷)[C];2010年

9 陳再明;陳寶梁;;不同裂解溫度制備的松木屑生物炭對萘的吸附動力學行為[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

10 李程;李小平;;生物炭對灘涂鹽堿土中黑麥草生長的影響初步研究[A];2014中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會（第十二章）[C];2014年

相關(guān)重要報紙文章 前8條

1 本報記者 劉霞;生物炭能否給地球降降溫？[N];科技日報;2009年

2 記者 王靖tD;把生物炭還給農(nóng)田[N];沈陽日報;2012年

3 白云水;唐山農(nóng)民發(fā)明秸稈提取生物炭新技術(shù)[N];江蘇科技報;2009年

4 本報記者 張曄;生物炭能讓土壤更肥沃嗎？[N];科技日報;2013年

5 記者 耿建擴　通訊員 常云亮 王小勝;農(nóng)民王有權(quán)將秸稈變成“香餑餑”提取生物炭和焦油新技術(shù)獲國家專利[N];光明日報;2009年

6 記者 班瑋;二氧化碳變害為寶的新妙招[N];新華每日電訊;2010年

7 羅冰;生物炭漸火 農(nóng)林廢棄物就地一“燜”變成寶[N];糧油市場報;2011年

8 本報記者 郝曉明;為子孫留一片沃土藍天[N];科技日報;2012年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 鄂洋;生物炭表面有機小分子及其活性研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2015年

2 張杰;秸稈、木質(zhì)素及生物炭對土壤有機碳氮和微生物多樣性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

3 孫大荃;生物炭碳源驅(qū)動土壤微生物區(qū)系代謝作用研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2015年

4 吳潔;不同秸稈還田方式與秸稈生物炭施用對農(nóng)田溫室氣體排放和土壤固碳的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2014年

5 謝淘;生物炭的特性分析及其在黃水資源化中的應用[D];清華大學;2015年

6 劉寧;生物炭的理化性質(zhì)及其在農(nóng)業(yè)中應用的基礎(chǔ)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2014年

7 NGUYEN THI HUONG;生物質(zhì)炭對西北地區(qū)土壤質(zhì)量及作物產(chǎn)量的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2016年

8 江琳琳;生物炭對土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2016年

9 程效義;生物炭還田對棕壤氮素利用及玉米生長的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2016年

10 宗海英;花生殼生物炭對中國北方酸化土壤硝化過程的作用機制研究[D];中國海洋大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 馮鼎銳;秸稈生物炭的坡耕地主要糧食作物節(jié)水增產(chǎn)與水土保持效應[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2017年

2 李靖;不同源生物炭的理化性質(zhì)及其對雙酚A和磺胺甲VA唑的吸附[D];昆明理工大學;2013年

3 李昌見;生物炭對砂壤土理化性質(zhì)及番茄生長性狀的影響及其關(guān)鍵應用技術(shù)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;2015年

4 梁桓;影響生物炭基氮肥氮素釋放因素的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;2015年

5 武玉;生物炭對土壤中磷的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及有效性的影響[D];中國科學院煙臺海岸帶研究所;2015年

6 李陽;生物炭輸入對納帕海青稞生長與土壤微生物生態(tài)學特征的影響[D];昆明理工大學;2015年

7 邱志騰;生物炭對紅壤的降酸效果與毛豆生長的影響[D];浙江大學;2015年

8 吳晶;生物炭精控制備方法的研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2015年

9 蓋霞普;生物炭對土壤氮素固持轉(zhuǎn)化影響的模擬研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

10 王麗麗;不同生物炭對鉛鋅礦尾礦重金屬污染土壤修復效果的研究[D];浙江大學;2015年

，

本文編號：2230174