黄河三角洲滨海盐碱土壤—植物系统对生物炭添加的响应机理研究

论文摘要

黄河三角洲滨海盐碱土易板结、透水透气性差、保水保肥能力弱等问题突出,是制约该地区农业可持续发展的重要因素。生物炭农用为改良黄河三角洲滨海盐碱土提供了新思路。本文拟通过盆栽与大田试验,分析滨海盐碱土壤物理、化学、微生物、生理生态、作物生长等指标对生物炭添加的响应机理,探讨生物炭添加对滨海盐碱土壤-植物系统的改良效果,以期为生物炭改良盐碱土的应用提供理论依据。主要得出以下结果:（1）生物炭添加降低了滨海盐碱土壤的容重,与对照相比,4%生物炭添加量效果最显著,降幅为16.14%。生物炭添加显著增加了棉花蕾期、成熟期与收获期滨海盐碱土壤的含水量,收获期与对照相比,2%、4%生物炭添加处理的土壤含水量分别提高了13.99%、23.41%。生物炭的添加显著增加了滨海盐碱土壤速效氮、磷,总有机碳含量,4%生物炭添加对提高速效磷与总有机碳含量的效果最好,而2%生物炭添加量对速效氮含量提高效果最优。生物炭的添加显著增加了滨海盐碱土壤电导率,这可能由于生物炭添加对施加复合肥的吸持,导致土壤水溶性盐含量增加。但对比各生物炭添加处理可知,4%生物炭添加处理的土壤电导率仍小于1%与2%生物炭添加处理,说明生物炭对降低土壤电导率仍有一定效果。（2）土壤样品高通量测序结果表明,生物炭添加处理组的Shannon、Simpson指数相比对照差异不显著,2%生物炭添加处理显著增加了细菌OTU数目,说明生物炭添加对菌群多样性的影响不大,但可提高菌群数目。较低量生物炭（1%或2%）,能增加盐地碱蓬叶片内的抗氧化酶活性及其渗透调节物质的含量;而较高生物炭添加处理（4%和8%）反而降低了盐地碱蓬叶片内的抗氧化酶活性及其渗透调节物质含量,这可能由于高生物炭添加处理对土壤环境的改善效果较好,对植物的胁迫效应较低。生物炭添加显著提高了狗牙根的净光合速率,2%、4%、8%添加量的净光合速率相对于对照分别显著提高了6.39%、9.42%、16.05%。（3）在本研究生物炭施用量（1-8%）范围内,8%添加量显著提高了狗牙根的水分利用效率,相比对照显著提高了37.04%。随着生物炭添加量的增加,棉花/狗牙根的总根长、总根面积、地上、地下生物量均显著增大,4%生物炭添加处理的增幅最大。与对照相比,4%生物炭添加处理,狗牙根总生物量增幅为189.71%。8%生物炭添加处理狗牙根的总生物量虽有所增加,但与4%相比差异不显著。与对照相比,4%生物炭添加处理显著提高了棉花的产量,增幅为28.14%。综上所述,从促进棉花产量、增加生物量、促进根系生长角度来看,4%生物炭添加量对盐碱土壤-植物系统的改善效果最优。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
•   1.1 选题背景及意义
•   1.2 生物炭概述
•     1.2.1 生物炭起源
•     1.2.2 生物炭制备
•     1.2.3 生物炭的性质
•   1.3 国内外关于该课题的研究现状及趋势
•     1.3.1 生物炭对根区土壤理化性质的研究进展
•     1.3.2 生物炭添加对作物根系及土壤微生物的影响
•     1.3.3 生物炭添加对作物生长效应的影响
• 第2章 研究内容与方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 大田试验小区气象气候条件
•     2.1.2 试验材料
•   2.2 试验设计
•     2.2.1 盆栽试验
•     2.2.2 大田试验
•   2.3 测定方法和技术路线
•     2.3.1 土壤理化性质测定
•     2.3.2 盐碱土壤微生物测定
•     2.3.3 光合指标测定
•     2.3.4 抗氧化酶活性测定
•     2.3.5 丙二醛、渗透调节物质含量测定
•     2.3.6 根系形态及产量测定
•     2.3.7 数据处理
•   2.4 技术路线
• 第3章 结果与分析
•   3.1 生物炭添加对盐碱土壤系统中土壤理化性质的影响
•     3.1.1 生物炭对土壤pH的影响
•     3.1.2 生物炭对土壤电导率的影响
•     3.1.3 生物炭对土壤容重的影响
•     3.1.4 生物炭对土壤含水量的影响
•     3.1.5 生物炭对土壤养分的影响
•   3.2 生物炭添加对盐碱土壤系统中土壤微生物的影响
•     3.2.1 土壤微生物多样性测序分析
•     3.2.2 高通量测序结果
•     3.2.3 土壤菌群OTU数目分析
•     3.2.4 土壤细菌多样性分析
•   3.3 生物炭添加对盐碱土壤-植物系统中植物生理指标的影响
•     3.3.1 生物炭对盐碱植物光合指标的影响
•     3.3.2 生物炭对盐碱植物抗氧化酶活性的影响
•     3.3.3 生物炭添加对盐地碱蓬丙二醛含量的影响
•     3.3.4 生物炭添加对盐地碱蓬渗透调节物质含量的影响
•   3.4 生物炭添加对盐碱土壤-植物系统中植物生长指标的影响
•     3.4.1 生物炭对盐碱植物根系指标的影响
•     3.4.2 生物炭对盐碱植物生物量/产量的影响
•   3.5 小结
• 第4章 讨论
•   4.1 生物炭添加对盐碱土壤-植物系统中土壤理化性质的影响
•     4.1.1 生物炭添加对土壤容重、含水量的影响
•     4.1.2 生物炭添加对土壤pH、电导率的影响
•     4.1.3 生物炭添加对土壤速效养分的影响
•   4.2 生物炭添加对盐碱土壤微生物的影响
•   4.3 生物炭添加对盐碱植物生理指标的影响
•     4.3.1 生物炭添加对盐碱植物光合指标的影响
•     4.3.2 生物炭添加对盐碱植物生物酶活性及丙二醛含量的影响
•     4.3.3 生物炭添加对盐碱植物渗透调节物质含量的影响
•   4.4 生物炭添加对盐碱植物生物量、根系指标及产量的影响
•   4.5 小结
• 第5章 总结
•   5.1 主要结论
•   5.2 存在不足与展望
• 参考文献
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周翠香

导师: 杨润亚,孙军娜

关键词: 生物炭,盐碱土改良,盐碱棉田,响应机理

来源: 鲁东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学

单位: 鲁东大学

分类号: S156.4

总页数: 61

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