生物炭改良酸性土壤及提高大豆硅磷吸收转化的机理研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanglin0824
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
酸性土壤(通常p H<6.5)约占全世界耕地面积的40%,由于人类不合理的生产活动导致酸沉降不断增加,土壤酸化现象日益严重。酸性土壤肥力低下,磷素匮乏,严重限制作物生长,造成减产减收。传统的酸性土壤改良剂,如石灰、粉煤灰等都有一定的局限性。生物炭因其较高的p H、发达的孔隙结构和良好的吸附性能,在酸性土壤改良中具有广泛的应用前景。水稻作物残体由于具有量大、来源丰富、硅含量高的特点,是制备生物炭的理想材料。本研究首先选用不同原料(稻秆和稻壳)制备生物炭,然后通过盆栽实验,研究磷和生物炭(1%、2%、4%)对酸性土壤改良及大豆植株对硅和磷的吸收、运转作用,以期为生物炭在酸性土壤改良及作物磷吸收利用提供一定的理论基础。主要研究结果如下:(1)稻秆生物炭和稻壳生物炭的施用显著提高土壤p H(增幅为0.21~2.16个单位),增加土壤EC值,大幅降低土壤交换性酸(降幅达25.92%~95.96%)、交换性铝的含量(降幅为23.95%~95.24%),改善土壤酸度;生物炭处理可以增加土壤总碳、总氮、全磷、交换性盐基离子的含量,从而提高土壤肥力水平。总体上,稻秆生物炭的作用效果优于稻壳生物炭,且随添加量增大,而磷处理对土壤性质影响不明显。(2)生物炭添加显著增大大豆的株高和茎粗,大豆生物量也显著提高0.87~1.47倍。同时,生物炭显著增大大豆根系的长度、表面积和体积,但使根的平均直径减小。(3)添加生物炭处理可以显著提高大豆植株根和叶的硅含量。在4%的添加量下稻壳和稻秆生物炭对大豆叶片的硅含量分别提高48.39%、42.15%。生物炭施入酸性土壤后,土壤有效态硅的含量增加4.13%~42.15%,无定形态硅占比减少。稻秆生物炭有效硅含量高达790.7 mg·kg-1,为土壤提供充足的硅源,从而导致大豆根尖低硅诱导型的硅转运基因Gm NIP2-1和Gm NIP2-2的表达量在生物炭施用后显著下调。(4)生物炭促进大豆根系对磷的吸收,并向地上部转移,茎、叶和荚的磷含量分别增加17.05、1.54和0.77倍,比单纯磷处理作用效果要强。土壤磷素的有效性在生物炭作用下显著增大,有效磷含量增加2.13~6.65倍;土壤Hedley磷分级中,生物炭施用使土壤总磷含量上升,活性磷组分(NH4Cl-Pi+Na HCO3-Pi(NH4F-Pi)+Na HCO3-Po)提高0.91%~12.58%,难溶性残渣态磷相对含量下降0.32%~17.86%,使土壤磷素向有效态转化。生物炭施入土壤后,大豆根系分泌的有机酸如酒石酸和延胡索酸含量分别增大5.74、1.78倍,土壤微生物量磷提高0.77~4.87倍,碱性磷酸酶活性增强29.86%~67.24%,从而加速土壤有机磷的矿化,提高土壤活性磷含量。(5)通过16S r DNA高通量测序对土壤细菌微生物群落结构分析表明,添加生物炭可以显著增大土壤细菌微生物群落多样性,改变细菌门水平的种群比例,其中芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度显著增大。同时,土壤解磷菌属芽单胞菌属(Gemmatimonas)、黄杆菌属(Flavisolibacter)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度在生物炭处理下分别显著增大18.63~20.94倍、9.78~15.91倍和26.45~27.88倍。
其他文献
学位
学位
在当前新型城镇化背景下,乡村建设发展的机遇与挑战并存。过去新农村建设中所涌现的乡土景观风貌城市化、同质化现象,造成大量传统村落肌理的破坏和地域文脉的割裂。当文化乡愁、田园文明在时代发展浪潮中日渐衰退时,乡村建设成为挽救乡土文明,实现聚落复兴的重要方式。从乡村复兴层面去探寻乡村聚落空间的特点,并建构适宜的聚落空间更新的整体策略方法,是本论文研究的核心内容。本文基于景观学、建筑学的学科背景,以海陵岛乡
随着工业化的快速发展和农药化肥的过量使用,大量有害重金属物质通过大气沉降和污水灌溉等方式进入土壤环境中。重金属污染因具有毒性、不易被微生物降解等特点,容易通过食物链在动植物和人体内累积,对农作物安全、生态环境和人类健康造成了严重的威胁。为此,寻求一种快速、无损的土壤重金属污染监测方法对土壤污染防治具有重要意义。然而遥感技术特别是高光谱遥感技术的发展,为实现对土壤重金属污染的大尺度的、快速监测提供了
随着我国人民生活水平的不断提升与城市的城镇化率不断提高,如何高效合理利用城市建成区建设用地成为了学者和管理者关注的焦点。城市规划作为城市的发展和建设过程中建立开发约束与发展目标的手段,需要在调查城市建设现状的基础上描绘未来城市发展的蓝图。而在当今大城市从以用地扩张为主的“增量规划”模式向以结构优化为主的“存量规划”模式转变的背景下,城市更新成为了促成城市建成区内用地方式提升,空间布局优化,土地资源
城市社区公共园林是城市生态环境的重要载体与组成部分,也是发展社会经济和保障群众生产生活的重要载体,在社会的经济化发展中发挥着尤为重要的作用。随着社会的发展,人们对环境的要求越来越高,人们生活的公共空间的园林景观,也越来越重要。如何在社区公共园林升级改造中获得良好社区园林景观效果,至关重要。本文根据国内外社区公共园林改造相关理论研究总结,以及对相关案例深圳市福田区水围村改造、深圳市南山大冲改造、深圳
学位
学位
本文以基塘特有的生态模式为特色,结合旅游业发展趋势,提出将珠江三角洲的基塘用地作为农家乐类小型旅游用地进行开发,既能解决基塘荒废污染的问题,又能给基塘所有人带来旅游收益,促进当地经济发展。基塘的旅游业开发不同于其他大型旅游用地的开发,大部分属于基塘主的自主开发并获得个人盈利,所以在开发过程中,人群占主导地位,但是传统的旅游用地选址研究中缺乏人群空间分布特征,故本文以借助导航类网络数据平台获取的大众
制革造成的农田土壤污染已受到越来越多的关注。本研究通过单因子指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法对一典型制革企业周边农田8种重金属(Pb、Cd、Cr、Hg、Ni、Hg、Cu、Zn)的污染特征和生态风险进行评估。另外,通过主成分分析和地统计分析等手段确定主要关注污染物的分布特征与来源。结果发现,研究区域土壤处于中等生态风险水平,内梅罗指数最大值为10.97,属于严重污染。各金属元素生态风险大小顺