生物炭对植烟土壤主要性状及烤烟生长的影响

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本研究采用盆栽试验和小区试验,研究了生物炭用量以及不同氮水平下生物质炭用量对植烟土壤主要特性、烤烟生长及烟叶品质的影响。主要研究结果如下:一、不同生物碳用量对植烟土壤的影响1、对土壤酶活性的影响盆栽试验结果表明,在烤烟移栽后80d内,生物炭抑制根际土壤转化酶活性,但这种抑制作用随着生长期的推进而逐渐减小,至移栽后90d,添加70g/盆生物炭处理的土壤转化酶活性高于同时期对照;增施生物炭可以提高烤烟大田生长后期土壤过氧化氢酶活性,移栽80d以后,土壤过氧化氢酶活性随着生物炭添加量的增多而提高。总之,生物炭的适量使用可以提高烤烟大田生长后期土壤酶活性。2、对土壤有机质和微生物量碳含量的影响盆栽试验结果表明,在整个烤烟大田生长期,土壤有机质含量随着生物炭添加量的增加而显著提高,添加少量生物炭(T1)处理的有机质含量增加7.9%-42.7%,添加中量生物炭(T2)处理的有机质含量增加16.21%-108.52%,添加高量生物炭处理(T3)的有机质含量增幅达43.48%-121.94%。生物炭对大田生长后期根际土壤微生物量碳(SMBC)表现出提高效果,添加70g/盆、140g/盆、210g/盆生物炭的处理均提高了微生物量碳含量,以140g/盆生物炭的处理表现出的效果最好。3、对土壤速效钾含量的影响盆栽试验结果显示,施用生物炭能够提高烤烟大田生长期内根际土壤的速效钾含量,且中、高量生物炭用量提高效果好过低量生物炭用量。小区试验结果显示,在三个氮水平下, C1、C2生物炭处理均能显著提高烤烟生长时期内植烟耕层土壤的速效钾含量,烤烟生长前期以N2C2、N3C1处理耕层土壤速效钾含量最高,生长后期以N3C2处理最高。因此,增施生物炭可以显著提高烤烟全生长期根际土壤、耕层土壤速效钾含量,且在一定范围内,生物炭施用量越多,土壤速效钾提高效应越显著。二、施用生物炭对烤烟干物质积累的影响盆栽试验结果表明,移栽后35-80d,烤烟根、茎、叶干物质迅速积累,从30-40g/株增加到587-730g/株。在烤烟移栽后50d,增施生物炭对烤烟根(地下部分)的积累有明显促进作用;移栽后65d、80d,对烤烟茎叶(地上部分)积累的促进效果则更为显著。添加生物炭的各处理叶干重、茎干重、烤烟整株干物质积累最高增幅分别达24.99%、37.95%和24.31%。总体来看,增施生物炭提高了烤烟干物质积累量(移栽后35d除外),且以添加140g/盆生物炭的处理提高效果最明显。三、不同施氮水平下施用生物炭对烤烟大田生长期质体色素的影响(1)小区试验结果表明,氮肥的施用显著提高了烤烟各个生长期质体色素的含量;在三个氮水平下,生物炭能提高烤烟大部分生长时期(移栽后30天除外)的烟叶叶绿素含量、类胡萝卜素含量,以移栽后95天提高幅度最大。在该时期,低氮(N1)、中氮(N2)、高氮(N3)处理与施生物炭处理互作对叶绿素和类胡萝卜素都表现C2>C1>C0。(2)三个氮素水平与生物炭处理互作类胡萝卜素/叶绿素比值表现为高氮>中氮>低氮;施用生物炭可以不同程度提高烤烟移栽后30天、55天的胡萝卜素/叶绿素比值。(3)三个氮水平下,生物炭能不同程度提高烤烟大田生长前期烟叶的叶绿素a/b(移栽后30天,低氮水平除外)。总之,在同一生物炭水平下增施氮肥和同一施氮水平下增施生物碳均可提高烤烟大部分田间生长期烟株的质体色素含量,和大田生长前期类胡萝卜素/叶绿素比值、叶绿素a/b比值。四、施用生物炭对烤烟主要化学成分的影响1、盆栽试验结果表明,增施生物炭显著提高了不同生长期各部位烟叶氯含量和烟叶烤后样氯含量;然而小区试验结果表明,低氮素水平(N1)下增施生物炭提高了烟叶烤后样氯含量,而中氮(N2)高氮(N3)水平下施用生物炭却可以有效降低烟叶氯含量。表明,生物炭对烤烟氯元素含量的影响与施氮量有很大的关系。2、生物炭对烤烟上部叶钾素含量的影响表现为,低氮素水平下施用生物炭可以有效提高烤烟上部叶钾含量,高氮素水平下生物炭对上部叶钾含量表现为降低效应;生物质炭对烤烟中、下部位烟叶的影响,在三个氮素水平下表现为降低效应。总体上看,生物炭的施用降低了烟叶钾素含量。3、增加施氮量显著提高了烤烟各部位烟叶总氮、烟碱含量。在三个氮水平下,生物质炭处理均显著提高了烤烟各部位烟叶总氮含量。在低氮水平下,生物碳处理能显著降低上部叶的烟碱含量,提高下部叶的烟碱含量,而对中部叶的烟碱含量没显著影响。这有利于提高烤烟各部位烟叶的可用性;中氮肥用量条件,C0、C1、C2处理间烟叶烟碱含量差异不大;高氮肥用量条件下,施用生物炭可提高上、中、下各部位烟叶的烟碱含量。生物质炭的施用尽管显著提高了烟叶的总氮、不同程度提高了烟叶中烟碱含量,但其含量均未超过适宜范围,不会破会烟叶品质。另外,生物质炭的施用,有助于平衡低氮水平下各部位烟叶的烟碱含量,提高烟叶可用性。五、施用生物炭对烤烟中性致香物质含量的影响生物炭对烤后烟叶中性致香物质总量的影响,中部叶表现为对照(CK)>低炭(T1)>中炭、高炭(T2、T3)处理;上部叶表现为低炭、中炭(T1、T2)处理显著高于高炭、对照(T3、CK)处理。尽管生物炭显著降低了中部烟叶中性致香物质的总量,但不同程度提高了烤烟中上部位烟叶的类胡萝卜素含量、茄酮含量以及上部叶的新植二烯含量;有效提高烤烟上部烟叶除新植二烯以外的中性致香物质总量。综上所述,生物质炭在烟田中的应用,显著提高了土壤速效钾的含量,改善了烤烟生长后期土壤生物学特性,增加了生长后期烤烟干物质积累量,有效提高了烤烟不同生长期质体色素含量,不同程度增加了烤烟中、上部烟叶的类胡萝卜素降解产物含量、茄酮含量;生物质炭与氮的不同配比能影响烤烟钾、氯、烟碱和总氮的含量。
致谢第4-7页
摘要第7-9页
1 文献综述第9-15页
    1.1 生物炭简介第9页
    1.2 生物炭转化还田对土壤生态的影响第9-12页
        1.2.1 对土壤物理性质的影响第9-10页
        1.2.2 对土壤养分的影响第10-11页
        1.2.3 生物炭的固碳减排功效第11页
        1.2.4 对土壤重金属污染的修复作用第11-12页
        1.2.5 降低因施用农药、化肥等带来的农业面源污染第12页
    1.3 对作物的影响第12-13页
    1.4 影响生物炭土壤改良效果的因素第13-14页
        1.4.1 矿物肥管理、土壤本底肥力对生物炭增产效应的影响第13-14页
        1.4.2 生物炭对土壤-作物系统发挥积极作用的时间限制第14页
    1.5 问题与展望第14-15页
2 引言第15-17页
3 材料与方法第17-21页
    3.1 试验地点简介、基础肥力第17页
    3.2 实验材料第17页
    3.3 试验设计第17-18页
    3.4 取样与检测第18-19页
        3.4.1 样品的采集第18-19页
        3.4.2 土壤指标测定第19页
        3.4.3 常规化学成分的测定第19页
        3.4.4 中性致香物质的测定第19页
        3.4.5 烟叶鲜样色素的测定第19页
    3.5 数据分析与处理第19-21页
4 结果与分析第21-39页
    4.1 不同生物炭用量对烤烟根际土壤的影响第21-25页
        4.1.1 不同生物炭用量对烤烟根际土壤酶活性的影响第21-22页
        4.1.2 不同生物炭用量对土壤有机质含量与微生物量碳的影响第22-23页
        4.1.3 不同生物炭用量对土壤速效钾含量的影响第23页
        4.1.4 生物炭与氮素互作对耕层土壤速效钾含量影响第23-25页
    4.2 不同生物炭用量对烤烟干物质积累的影响第25-26页
    4.3 不同氮素水平下生物炭用量对烤烟质体色素的影响第26-29页
        4.3.1 氮肥与生物炭互作对烟叶叶绿素含量影响第26-27页
        4.3.2 氮肥与生物炭互作对烟叶类胡萝卜素含量影响第27-28页
        4.3.3 氮肥与生物炭互作对烟叶类胡萝卜素/叶绿素比值的影响第28-29页
        4.3.4 氮肥与生物炭互作对烟叶叶绿素 a/b 比值的影响第29页
    4.4 生物炭及其与氮肥互作对烤烟钾、氯、烟碱、总氮含量的影响第29-34页
        4.4.1 对烟叶中氯离子含量的影响第29-31页
            4.4.1.1 不同生物炭用量对烟叶氯离子含量影响第29-30页
            4.4.1.2 不同氮素水平下生物炭用量对烟叶氯离子含量影响第30-31页
        4.4.2 对烟叶钾元素含量影响第31-33页
            4.4.2.1 不同生物炭用量对烟叶钾元素含量影响第31-32页
            4.4.2.2 不同氮素水平下生物炭用量对烟叶钾元素含量影响第32-33页
        4.4.3 对烟叶烟碱含量的影响第33页
        4.4.4 对烟叶总氮含量的影响第33-34页
    4.5 不同生物炭用量对烤烟中性致香物质的影响第34-39页
        4.5.1 不同生物炭用量对烤烟苯丙氨酸类致香物质的影响第35页
        4.5.2 不同生物炭用量对烤烟棕色化反应产物类致香物质的影响第35-36页
        4.5.3 不同生物炭用量对烤烟西柏烷类降解产物类致香物质的影响第36-37页
        4.5.4 不同生物炭用量对类胡萝卜素降解产物致香物质的影响第37-38页
        4.5.5 不同生物炭用量对烤叶绿素降解产物的影响第38页
        4.5.6 不同生物炭用量对烤叶其他类致香物质的影响第38-39页
5 结论与讨论第39-42页
    5.1 生物炭对土壤-作物系统发挥积极作用的时间限制第39页
    5.2 基于增施生物炭的土壤有机质形态属性第39-40页
    5.3 生物炭对土壤速效钾含量的影响第40页
    5.4 生物炭对烤后烟叶化学成分含量的影响第40页
    5.5 生物炭对烤烟不同生长期烟叶质体色素含量的影响第40-42页
参考文献第42-47页
Abstract第47-48页
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