秸秆还田方式与不同施肥模式对华北平原玉米产量与综合减排效应影响

【摘要】：目前,全球气候变化和粮食安全问题已成为全球关注的焦点,世界各国携手应对气候变化,共同推进绿色、低碳发展已成为当今世界的主流。农田生态系统作为温室气体的重要排放源,越来越受到各国政府和专家学者的重视。利用农作物秸秆和垃圾以及林业废料炭化制成的生物质炭在农业上的应用已得到国际的认可,可以作为提高土壤质量、保证粮食产量以及应对气候变化的一项重要措施。本研究以华北平原旱地农田土壤为研究对象,分别设置了无秸秆还田(NR)、秸秆直接还田(SR)、秸秆原位焚烧(AR)和生物质炭还田(BR)等不同小麦秸秆还田方式以及炭基肥不同用量处理,研究了小麦-玉米轮作系统小麦秸秆不同还田方式以及炭基肥对土壤理化性质、玉米产量以及温室气体减排的影响,主要研究结果如下：1.麦秆不同还田方式显著影响旱地土壤的理化性质与玉米产量。BR处理玉米产量分别比NR、AR和SR处理显著增加4.3%、4.2%和11.2%。BR处理氮肥农学利用率分别比NR、AR和SR处理分别显著增加18.6%、16.7%和60.9%。从不同处理对土壤理化性质的影响来看,BR处理土壤有机碳含量分别比NR、AR和SR处理显著增加12.0%、8.6%和4.8%。速效磷含量BR处理比NR和SR处理分别显著提高20.1%和9.1%,而与AR处理无显著差异,。土壤速效钾含量在BR与NR处理间无显著差异,但SR和AR处理分别比NR处理显著提高5.2%和4.9%。土壤pH值和全氮含量在各处理间无显著差异。BR处理下的土壤容重与NR处理相比显著降低9.8%,而与其它处理间无显著差异。2.麦秆不同还田方式下,土壤C02、CH4和N20的排放动态基本一致,但排放量因温室气体种类而异。SR处理下的C02排放量显著高于NR、AR和BR处理29.7%、17.5%和31.7%；N2O排放量分别显著高于NR、AR和BR处理78.1%、76.3%和114.0%；而CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从各处理下的GWP来看,BR处理下的GWP比SR处理低53.4%,而与NR处理无显著差异。考虑到作物产量变化,进一步分析表明,BR处理下温室气体强度(GHGI)比NR、AR和SR处理分别显著低20.0%、20.9%和58.0%。3.炭基肥施用模式显著影响作物产量及土壤理化性质。试验结果表明：与NN(当地常规)处理相比,CBF1+Nl(炭基肥尿素配施,减氮20%)和CBF1+N2(炭基肥尿素配施,减氮10%)处理玉米产量与氮肥农学利用率均无显著性差异,而CBF1+N3(炭基肥尿素配施,不减氮)和CBF2(单施炭基肥,不减氮)处理玉米产量分别显著增加5.0%和6.0%；氮肥农学利用率分别显著增加21.0%和25.4%。碳基肥施用模式对土壤理化性质的影响与前者不同,对土壤有机碳而言,CBF1+N1和CBF1+N2处理土壤有机碳含量与NN处理无显著差异,而CBF1+N3和CBF2处理土壤有机碳含量比NN处理分别显著增加3.0%和6.8%。对土壤全氮而言,与NN处理相比,CBF1+N1处理土壤全氮含量无显著差异,而CBF1+N2、CBF1+N3和CBF2处理土壤全氮含量显著提高4.7%、5.8%和7.0%。CBF2处理土壤速效磷含量比NN处理显著提高了57.3%, CBF1+N1、CBF1+N2和CBF1+N3处理土壤速效磷含量相比NN处理无显著性差异。CBF1+N1、CBF1+N3和CBF2处理土壤速效钾分别比NN处理降低了25.6%、20.9%和14.2%,CBF1+N2处理土壤速效钾与NN处理相比无显著差异。对容重而言,与NN处理相比,仅CBF2处理土壤容重显著降低。4.炭基肥施用模式主要影响土壤N20与CO2排放,从N20排放量上看,各施肥处理均显著高于CK处理,为CK处理的2.84-3.30倍；在各炭基肥处理间,CBF1+N1和CBF2处理N20排放量分别比CBF1+N3处理N20排放量显著降低13.9%和9.5%。从CO2排放量上看,与CK处理相比,NN和CBF2处理CO2排放量无显著差异,CBF1+N1、CBF1+N2和CBF1+N3处理CO2排放量分别显著提高25.2%、27.7%和19.3%。CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从N20排放系数上看,CBF2处理N20排放系数最低,分别比CBF1+N1和CBF1+N3处理N20排放系数均显著降低13.3%。通过对N20和CH4综合温室效应(GWP)分析可以看出,CBFl+N1和CBF2处理GWP最低,分别比CBF1+N3处理GWP显著降低14.1%和9.6%,与NN和CBF1+N2处理均无显著差异。各施肥处理GHGI无显著差异。因此,通过以上结果表明,秸秆以生物质方式还田在改善土壤理化性质、玉米产量以及综合温室效应方面均优于秸秆直接还田与秸秆原位焚烧；以炭基肥方式还田可实现节氮20%,且保证作物稳产,可实现作物增产、节氮减肥与温室气体减排的协同效应,是一种农田低碳生产的可选择途径。 【关键词】：秸秆还田 生物质炭 炭基肥 玉米产量 旱地 减排效应
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S513
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 研究相关进展14-21
• 1.1.1 农业生物质炭化生产及应用原理14-16
• 1.1.2 生物质炭对土壤理化性的影响16-17
• 1.1.3 生物质炭对作物产量影响17-19
• 1.1.4 生物质炭的减排作用19-20
• 1.1.5 炭基肥施用与应用前景20-21
• 1.2 问题的提出21
• 1.3 本研究的目的和意义21-22
• 1.4 研究的内容和技术路线22-24
• 1.4.1 研究的内容22-23
• 1.4.2 技术路线23-24
• 第二章 材料与方法24-30
• 2.1 试验地的选择24
• 2.2 试验设计24-25
• 2.3 供试材料25-26
• 2.4 采样与分析测定26-28
• 2.4.1 土壤采样与基本性质测定26
• 2.4.2 产量测定及植株样品的采集与分析26-27
• 2.4.3 温室气体采样与分析27-28
• 2.5 数据处理及统计检验28-30
• 第三章 秸秆还田方式对旱地土壤理化性质、玉米产量及温室气体排放的影响30-44
• 3.1 引言30-31
• 3.2 结果分析31-38
• 3.2.1 秸秆不同还田方式对玉米产量及氮肥利用率的影响31-32
• 3.2.2 秸秆不同还田方式对土壤理化性质的影响32-35
• 3.2.3 秸秆不同还田方式对玉米季土壤温室气体排放的影响35-38
• 3.3 讨论38-41
• 3.3.1 秸秆还田方式对玉米产量及氮肥利用率的影响38-39
• 3.3.2 秸秆还田方式对土壤理化性质的影响39-40
• 3.3.3 秸秆还田方式对土壤温室气体排放及综合温室效应的影响40-41
• 3.4 本章小结41-44
• 第四章 炭基肥施用模式对旱地土壤理化性质、玉米产量及温室气体排放的影响44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 结果分析44-53
• 4.2.1 炭基肥施用模式对玉米产量及其氮肥利用率的影响44-47
• 4.2.2 炭基肥施肥模式对土壤理化性质的影响47-49
• 4.2.3 炭基肥施用模式对玉米季土壤温室气体排放的影响49-53
• 4.3 讨论53-55
• 4.3.1 炭基肥对玉米产量及氮肥利用率的影响53
• 4.3.2 炭基肥对土壤理化性质的影响53-54
• 4.3.3 炭基肥对土壤温室气体排放及综合温室效应的影响54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 全文结论与研究展望56-58
• 5.1 全文结论56
• 5.1.1 秸秆还田方式对玉米产量、土壤性质及温室效应影响56
• 5.1.2 炭基肥施用模式对旱地玉米产量、土壤性质及温室效应影响56
• 5.2 研究创新点56-57
• 5.3 研究不足与展望57-58
• 参考文献58-66
• 发表论文66-68
• 致谢68

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

玉米种植与管理技术的探讨    胡伍军;

我埸成为玉米千斤埸的技术经验    谢睦森

玉米扒土晒根    

玉米隔行去蓼    刘广福;易富民;

论新疆要不要抓好玉米生产    孟若愚

试论黑龙江省玉米持续高产的有效途径    孟庆连;

吕鸿宾谈种玉米的经验    刘泰;孙竦;

玉米主要害虫的防治对策及综防配套技术    徐培桢;何荣蓉;

玉米定向挂果有办法    蒙泽敏

全球化进程中的拉丁美洲传统作物(玉米篇)    索飒;

玉米种植与管理技术    杨殿鑫;

广东冬种玉米气候适应性分析与区划    董永春;涂悦贤;王春林;林举宾;

江油市玉米测土配方施肥技术的探索    陈荣树;

《玉米成熟了》(拓印画) 幼儿园大班美术活动 1课时    王丽丽;

黑龙江省玉米平衡施肥与养分循环研究    李玉影;刘双全;姬景红;佟玉欣;

玉米套种香菇技术及效益分析    郎芳;

太原盆地玉米及对应根系土中有害元素含量特征    朱翠娟;杨忠芳;

玉米ZmPTF1基因克隆和过表达分析    李朝霞;高强;刘雅正;何春梅;张举仁;

玉米冠层光谱在农学参数上的应用研究    郑国清;赵巧丽;乔淑;冯晓;

不同包膜控释氮肥对玉米氮素吸收和产量的影响    吕娇;李淑敏;潘明阳;刘昕昕;

走进玉米主产省———吉林    涂国闻 铁木 罗小军 刘宏基

3000公斤假冒玉米种被查扣    祁建平 郑 磊

玉米取代石油的日子近了    本报记者 何叶

订单玉米曾经难产    梁振君　卞王玉珏

曹先启：玉米皮里谋致富    曹爱敏　肖明磊

今年玉米开秤价将上涨    

首届吉林玉米节鲜玉米开园    记者 于宁　曹梦南

二九一玉米芯经济本小利大    刘雪媛　刘军艳 李咏刚

原平：“懒汉玉米”富了勤快农民    本报记者 吕龙平　通讯员 曹申义 戴晓青

玉米这种粮食啊    媒体人，专栏作家 阿子

西北旱区覆膜对农田雨水分布格局及玉米产量的影响    蒋小金

玉米/大豆间作氮素补偿利用的密度调控机理    陈红卫

秸秆还田方式对土壤微生物及玉米生长特性的调控效应研究    于寒

玉米生长的生理生态功能与形态结构并行模拟模型    宋有洪

玉米不同基因型的磷效率差异及其机理研究    李绍长

玉米对砷污染的生理生态响应    刘华琳

分根盐处理对玉米产量的影响及根系响应    张红

玉米施锌吸收积累及有效化调控机理的研究    孙建华

旱地覆盖种植的水热效应及其对玉米产量和水分利用效率的影响    王红丽

旱地有机培肥对土壤质量的影响及玉米生长的响应    王晓娟

菌肥对铅污染土壤中玉米生物效应的研究    杨继飞

玉米高粱品种对污灌土壤铜铬形态分布影响及响应研究    贺璟

钙泥、镁泥配施泥炭和无机肥对两种土壤和玉米生长的影响    吴旋

器官尺度下玉米生长特征分析及模拟研究    张燕

微波液化玉米秸秆及环氧树脂的制备与性能研究    武文硕

不同玉米自交系氮效率差异的研究    李俊霞

氮磷肥配施对土壤速效养分及玉米产量的影响    柴颖

硒对锑胁迫下玉米生长、元素含量及锑积累的影响    李瑞瞳

玉米定向排种机构的设计    刘宗良

氮高效玉米杂交种的筛选及鉴定指标体系的建立    王亚卿