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滨海滩涂盐碱地是重要的后备土地资源，滩涂围垦是获取可利用土地资源的重要途径。但是，受成土母质和成土环境的影响，滩涂土壤盐碱障碍特性突出、土壤肥力质量低下，严重制约了滨海滩涂围垦土地生产力的发挥。滨海盐碱土壤障碍消减和土壤肥力质量提升是改善和提高滩涂围垦土地农业生产能力、发挥滩涂后备耕地资源潜力的技术关键。本论文在综合梳理土壤盐碱障碍因子消减和土壤地力培育多种措施基础上，结合滨海滩涂围垦区复杂多样的自然条件特点，研究了生物质炭(B iochar，BC)、黄腐酸(Fulvic acid,FA)、复配枯草芽孢杆菌(BS)等生物质材料对沿海滩涂围垦农田土壤盐碱障碍消减和地力提升的作用及其机制。本论文对滨海滩涂土壤盐渍障碍消减的促进机制和盐碱障碍耕地地力的提升机理等研究工作具有重要理论意义，对实现滨海滩涂资源农业化利用和生态环境协调发展具有重要的现实意义和应用前景。本文主要研究内容和结果如下:
1.生物质材料对滨海盐碱农田的障碍消减作用机制
生物质材料生物质炭和黄腐酸辅以枯草芽孢杆菌的试验研究结果表明:土壤物理性质变化与生物质炭用量显著相关，30t ha-1施用量可降低土壤容重3.59％～4.62％，田间持水量提高41.23％～69.22％，增加土壤总孔隙度7.48％～18.95％;多种材料的复合降盐控盐效果好于单一材料，整体呈BC+FA+BS＞BC+BS＞BC+FA＞FA+BS的规律，30t ha-1BC+1.5t ha-1FA+BS处理下降盐效果最佳，试验结束时土壤浸提液电导率(EC1∶5)降至0.59ms cm-1，比对照低25.27％;围垦耕种多年的盐碱障碍耕地多年田间轮作试验研究表明:生物质炭和黄腐酸显著改善了土壤物理性状，BC+FA处理降低土壤容重至1.19～1.26g cm-3;土壤田间持水量提高到26.72％～30.87％，土壤总孔隙度提升了3.37％～8.82％;生物质材料施用在玉米种植阶段，可降低盐分28.56％～54.28％;BC+FA处理下土壤中Na+和Cl-在试验结束时比对照低20.56％～35.94％和32.78％～51.85％;生物质炭和黄腐酸有效调节了核心耕作层土壤碱化性质，各处理0～20cm土壤pH值(8.5～9.0)均低于20～40cm土壤测定值(9.0～9.5);各处理对土壤改善效果呈BC+FA＞BC＞FA＞CK的规律。生物质炭的重度盐渍土障碍消减试验表明:生物质炭用量＜9tha-1时对重度盐渍土壤容重无显著降低效果;不同用量生物质炭影响土壤团聚体组成，＞2mm团聚体在3t ha-1用量时占比最多达1.98％;9t ha-1生物质炭处理极大地提高了降雨的盐分淋洗效果，降雨后土壤EC值降至0.58ms cm-1，相较于初始土壤EC值3.24ms cm-1显著降低。生物质炭和黄腐酸在新垦滩涂的试验研究表明:生物质材料在改善土壤盐渍状况提升土壤生产力方面发挥了显著增效作用。生物质炭(7.5t ha-1、30t ha-1)+黄腐酸(0.075t ha-1)有效调控了土壤各项属性，如容重降低（1.22～1.28gcm-3）和提高保水性等。土壤盐分含量显著降低，土壤溶液（土水比1∶5）电导率降至0.127～0.141mS cm-1，分析发现试验期间土壤盐分受降雨影响较大。30t ha-1生物质炭+0.075t ha-1黄腐酸措施下土壤保持较低的pH值(8.78)，Ca2++Mg2+离子含量较高(0.24～0.26g kg-1)，土壤质量改善的效果较其他组合措施显著。生物质材料的施用改善土壤结构和孔隙特征、降低土壤容重和提高持水特性、抑制毛管活动，从而促进了土壤盐分淋洗并抑制了盐分聚集，消减了盐碱障碍。
2.生物质材料对滨海盐碱农田土壤肥力的提升效应研究
生物质炭、黄腐酸和枯草芽孢杆菌三种生物质材料提高了土壤碳库储量。土壤有机碳含量与生物质炭用量显著相关，单一施用生物质炭用量30t ha-1，提高土壤有机碳含量至6.20g kg-1，高于复合生物质材料调控对土壤有机碳含量的提升效果;生物质炭和黄腐酸调控试验表明:生物质炭和黄腐酸增加了0～20cm土壤深度的有机碳含量(4.1～7.0g kg-1)，显著高于20～40cm土壤有机碳含量(1.1～1.8g kg-1);土壤中0～20cm层全磷含量(334～701mgkg-1)也比20～40cm层(265～492mg kg-1)高，土壤养分在生物质材料施用的土层深度内含量较高;新垦滩涂的生物质炭和黄腐酸试验表明:两种生物质材料均提高了土壤有机碳和全氮和全磷含量，玉米种植后，BC30+FA处理的土壤氮含量显著增加，在大麦种植后在BC30处理增加较明显。土壤有机碳含量在生物质炭用量为30t ha-1情况下增加幅度达16.71％～50.68％。生物质材料作为有机碳源的施用直接增加了土壤碳库储量，同时可作为养分供给来源，提高土壤的保肥供肥能力，并能有效激发微生物活性，提高有机养分矿质化效率，进而促进作物生长。
3.生物质材料对滨海盐碱农田作物生长的促进效应
复合措施与单一生物质炭处理对作物的生长和产量增加均有显著作用，但处理间的效果差异不大，总体呈BC+BS＞BC＞BC+FA＞BC+BS+FA＞FA+BS的规律，15t ha-1BC+BS处理产量最高，达4.98t ha-1，比对照高75％。玉米-大麦轮作模式下，生物质材料施用显著提高了作物产量，其中对玉米的增产效果较大，对大麦产量的影响小于玉米，生物质材料施用下产量差异呈BC+FA＞BC＞FA＞CK的规律;15t ha-1BC+1.5t ha-1FA处理四季作物累计收获量最高，达到了14.98t ha-1，比对照高61.95％。新垦滩涂试验地土壤中全氮含量较高(1.06g kg-1)，在不施用氮肥(N)条件下，生物质材料施用对作物生长的增效作用显著。在对玉米作物生产的促进效应方面，30t ha-1BC+0.075t ha-1FA+N的作物产量比对照高105％，在对大麦作物生产的促进效应方面，氮肥措施下籽粒产量和秸秆重量是无氮肥处理措施的两倍，氮对作物产量的提升效应明显。生物质材料施用增强了土壤养分供应能力，改善了土壤肥力特性和作物生长条件，提升了土地生产力，促进了作物生长和产量增加。
4.生物质材料对滩涂围垦农田障碍消减与肥力质量提升的综合作用机制
生物质材料对滩涂盐碱障碍与肥力质量提升的综合效应分析表明障碍因子消减与土地生产力提高之间存在内在联系。综合统计分析表明，土壤障碍因子消减显著提升了土壤肥力质量，从而提高了作物产量。采用模糊综合评价法评价了生物质材料调控新垦滩涂土壤质量的提升效果:对生物质炭两个用量7.5t ha-1和30t ha-1和黄腐酸用量0.075t ha-1不同配比组合的5个处理进行对比，选取7个评价因子即全氮、有机碳、全磷、土壤饱和含水量、电导率、pH和容重作为评价指标，计算其各个处理下评价指标的隶属度和权重，最终以指数和求值大小表示各处理的评价结果。结果表明各处理得分大小排序为BC30+FA＞BC30＞BC7.5+FA＞BC7.5＞CK。30t ha-1生物质炭+0.075t ha-1黄腐酸处理综合得分最高为0.735，与田间试验结果得出的同处理修复盐碱障碍和提高土壤肥力效果最佳的结论相同，说明生物质材料施用是加速滩涂围垦土壤耕作化改造的重要途径之一。
整体研究工作表明，生物质材料施用既可作为碳源提高滩涂围垦盐碱障碍土壤的基础肥力，还可调控土壤理化和生物学特性，促进土体盐分淋洗，调节土壤酸碱性质，改善植物根系微域环境，提高土地生产力和作物产量。生物质材料选用30t ha-1BC+0.075t ha-1FA组合对新垦滩涂快速改良的效果最佳，15t ha-1BC+1.5t ha-1FA组合对滩涂盐碱障碍农田的持续改良效果最佳。生物质材料的环境相容性使其既能解决农业废弃物资源的浪费，也可改良调理制剂的不当施用造成的环境问题，在滨海滩涂盐碱土壤改良利用方面具有广阔的应用前景。
1.生物质材料对滨海盐碱农田的障碍消减作用机制
生物质材料生物质炭和黄腐酸辅以枯草芽孢杆菌的试验研究结果表明:土壤物理性质变化与生物质炭用量显著相关，30t ha-1施用量可降低土壤容重3.59％～4.62％，田间持水量提高41.23％～69.22％，增加土壤总孔隙度7.48％～18.95％;多种材料的复合降盐控盐效果好于单一材料，整体呈BC+FA+BS＞BC+BS＞BC+FA＞FA+BS的规律，30t ha-1BC+1.5t ha-1FA+BS处理下降盐效果最佳，试验结束时土壤浸提液电导率(EC1∶5)降至0.59ms cm-1，比对照低25.27％;围垦耕种多年的盐碱障碍耕地多年田间轮作试验研究表明:生物质炭和黄腐酸显著改善了土壤物理性状，BC+FA处理降低土壤容重至1.19～1.26g cm-3;土壤田间持水量提高到26.72％～30.87％，土壤总孔隙度提升了3.37％～8.82％;生物质材料施用在玉米种植阶段，可降低盐分28.56％～54.28％;BC+FA处理下土壤中Na+和Cl-在试验结束时比对照低20.56％～35.94％和32.78％～51.85％;生物质炭和黄腐酸有效调节了核心耕作层土壤碱化性质，各处理0～20cm土壤pH值(8.5～9.0)均低于20～40cm土壤测定值(9.0～9.5);各处理对土壤改善效果呈BC+FA＞BC＞FA＞CK的规律。生物质炭的重度盐渍土障碍消减试验表明:生物质炭用量＜9tha-1时对重度盐渍土壤容重无显著降低效果;不同用量生物质炭影响土壤团聚体组成，＞2mm团聚体在3t ha-1用量时占比最多达1.98％;9t ha-1生物质炭处理极大地提高了降雨的盐分淋洗效果，降雨后土壤EC值降至0.58ms cm-1，相较于初始土壤EC值3.24ms cm-1显著降低。生物质炭和黄腐酸在新垦滩涂的试验研究表明:生物质材料在改善土壤盐渍状况提升土壤生产力方面发挥了显著增效作用。生物质炭(7.5t ha-1、30t ha-1)+黄腐酸(0.075t ha-1)有效调控了土壤各项属性，如容重降低（1.22～1.28gcm-3）和提高保水性等。土壤盐分含量显著降低，土壤溶液（土水比1∶5）电导率降至0.127～0.141mS cm-1，分析发现试验期间土壤盐分受降雨影响较大。30t ha-1生物质炭+0.075t ha-1黄腐酸措施下土壤保持较低的pH值(8.78)，Ca2++Mg2+离子含量较高(0.24～0.26g kg-1)，土壤质量改善的效果较其他组合措施显著。生物质材料的施用改善土壤结构和孔隙特征、降低土壤容重和提高持水特性、抑制毛管活动，从而促进了土壤盐分淋洗并抑制了盐分聚集，消减了盐碱障碍。
2.生物质材料对滨海盐碱农田土壤肥力的提升效应研究
生物质炭、黄腐酸和枯草芽孢杆菌三种生物质材料提高了土壤碳库储量。土壤有机碳含量与生物质炭用量显著相关，单一施用生物质炭用量30t ha-1，提高土壤有机碳含量至6.20g kg-1，高于复合生物质材料调控对土壤有机碳含量的提升效果;生物质炭和黄腐酸调控试验表明:生物质炭和黄腐酸增加了0～20cm土壤深度的有机碳含量(4.1～7.0g kg-1)，显著高于20～40cm土壤有机碳含量(1.1～1.8g kg-1);土壤中0～20cm层全磷含量(334～701mgkg-1)也比20～40cm层(265～492mg kg-1)高，土壤养分在生物质材料施用的土层深度内含量较高;新垦滩涂的生物质炭和黄腐酸试验表明:两种生物质材料均提高了土壤有机碳和全氮和全磷含量，玉米种植后，BC30+FA处理的土壤氮含量显著增加，在大麦种植后在BC30处理增加较明显。土壤有机碳含量在生物质炭用量为30t ha-1情况下增加幅度达16.71％～50.68％。生物质材料作为有机碳源的施用直接增加了土壤碳库储量，同时可作为养分供给来源，提高土壤的保肥供肥能力，并能有效激发微生物活性，提高有机养分矿质化效率，进而促进作物生长。
3.生物质材料对滨海盐碱农田作物生长的促进效应
复合措施与单一生物质炭处理对作物的生长和产量增加均有显著作用，但处理间的效果差异不大，总体呈BC+BS＞BC＞BC+FA＞BC+BS+FA＞FA+BS的规律，15t ha-1BC+BS处理产量最高，达4.98t ha-1，比对照高75％。玉米-大麦轮作模式下，生物质材料施用显著提高了作物产量，其中对玉米的增产效果较大，对大麦产量的影响小于玉米，生物质材料施用下产量差异呈BC+FA＞BC＞FA＞CK的规律;15t ha-1BC+1.5t ha-1FA处理四季作物累计收获量最高，达到了14.98t ha-1，比对照高61.95％。新垦滩涂试验地土壤中全氮含量较高(1.06g kg-1)，在不施用氮肥(N)条件下，生物质材料施用对作物生长的增效作用显著。在对玉米作物生产的促进效应方面，30t ha-1BC+0.075t ha-1FA+N的作物产量比对照高105％，在对大麦作物生产的促进效应方面，氮肥措施下籽粒产量和秸秆重量是无氮肥处理措施的两倍，氮对作物产量的提升效应明显。生物质材料施用增强了土壤养分供应能力，改善了土壤肥力特性和作物生长条件，提升了土地生产力，促进了作物生长和产量增加。
4.生物质材料对滩涂围垦农田障碍消减与肥力质量提升的综合作用机制
生物质材料对滩涂盐碱障碍与肥力质量提升的综合效应分析表明障碍因子消减与土地生产力提高之间存在内在联系。综合统计分析表明，土壤障碍因子消减显著提升了土壤肥力质量，从而提高了作物产量。采用模糊综合评价法评价了生物质材料调控新垦滩涂土壤质量的提升效果:对生物质炭两个用量7.5t ha-1和30t ha-1和黄腐酸用量0.075t ha-1不同配比组合的5个处理进行对比，选取7个评价因子即全氮、有机碳、全磷、土壤饱和含水量、电导率、pH和容重作为评价指标，计算其各个处理下评价指标的隶属度和权重，最终以指数和求值大小表示各处理的评价结果。结果表明各处理得分大小排序为BC30+FA＞BC30＞BC7.5+FA＞BC7.5＞CK。30t ha-1生物质炭+0.075t ha-1黄腐酸处理综合得分最高为0.735，与田间试验结果得出的同处理修复盐碱障碍和提高土壤肥力效果最佳的结论相同，说明生物质材料施用是加速滩涂围垦土壤耕作化改造的重要途径之一。
整体研究工作表明，生物质材料施用既可作为碳源提高滩涂围垦盐碱障碍土壤的基础肥力，还可调控土壤理化和生物学特性，促进土体盐分淋洗，调节土壤酸碱性质，改善植物根系微域环境，提高土地生产力和作物产量。生物质材料选用30t ha-1BC+0.075t ha-1FA组合对新垦滩涂快速改良的效果最佳，15t ha-1BC+1.5t ha-1FA组合对滩涂盐碱障碍农田的持续改良效果最佳。生物质材料的环境相容性使其既能解决农业废弃物资源的浪费，也可改良调理制剂的不当施用造成的环境问题，在滨海滩涂盐碱土壤改良利用方面具有广阔的应用前景。