施用生物炭对水稻土中cd有效性及酶活性的影响(附件)
本研究分析了施用生物炭对红壤性水稻土理化性状、有效态Cd含量及土壤酶活性的影响。通过田间小区长期定位试验，一次性施入不同量生物炭（0, 10, 20, 30和40 t/hm2），于2017年9月采集各处理表层土样（0-15 cm），研究了土壤理化性状、有效态Cd含量及土壤酶活性的变化。结果表明施用生物炭对红壤性水稻土理化性状、有效态Cd含量及土壤酶活性都有显著影响。与CK相比，供试土壤的pH、EC和有机质含量随生物炭施用量的增加而升高，而有效磷和铵态氮含量随生物炭施用量的增加先增大后减小，分别在生物炭施用量为10 t/hm2和30 t/hm2时达到最大值。随生物炭施用量的增加，土壤有效态Cd含量呈降低趋势，在生物炭施用量为40 t/hm2时达到最低值。随着生物炭施用量的增加，脲酶的活性先升高后降低，当生物炭施用量达到20 t/hm2时，脲酶的活性最高；过氧化氢酶活性不断升高；蔗糖酶的活性先升高后降低，当生物炭施用量达到30 t/hm2时，蔗糖酶活性的提升幅度达到最大。通径分析表明，生物炭、铵态氮、脲酶和蔗糖酶活性主要是通过直接作用影响土壤有效态Cd含量，而土壤pH、EC、有机质、有效磷和过氧化氢酶活性主要是通过间接作用影响土壤有效态Cd含量。因此，适量施用生物炭不仅可以改善土壤重金属污染现状和土壤理化性状，提高土壤养分含量，还可以改良土壤生物学性质，提升土壤酶活性。本研究的结果可以为提高红壤性水稻土肥力和改善土壤重金属污染状况提供科学依据。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1 材料与方法2
1.1 研究区及材料概况 2
1.2 试验设计 3
1.3 土壤采集与测定方法3
1.4 数据处理与分析4
2 结果与分析4
2.1 生物炭施用量对土壤理化性质的影响4
2.2 生物炭施用量对土壤有效态Cd含量的影响5
2.3 生物炭施用量对土壤酶活性的影响5
2.4 生物炭施用量、土壤基本理化、土壤酶活性对有效态Cd含量的影响的通径分 析5
3 讨论 6
3.1 生物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
炭施用量对土壤理化性质的影响6
3.2 生物炭施用量对土壤有效态Cd含量的影响6
3.3 生物炭施用量对土壤酶活性的影响7
4 结论7
致谢7
参考文献7
施用生物炭对水稻土中Cd有效性及酶活性的影响
引言
在厌氧条件下，有机物料经低温热解产生一类富碳、高度芳香化和高稳定性的固态物质，这类固态物质就被称为生物炭。生物炭是黑碳的一种存在形式[1]。生物炭具有较高的孔隙度、巨大的比表面积、较高的稳定性和吸附性，并带有大量负电荷，且芳香化程度高[2]。研究发现，长期施用生物炭能够使土壤的容重降低、土壤的孔隙度和饱和导水率升高，还能使土壤的pH值、土壤有机碳、有效磷含量和阳离子交换量增加[35]。生物炭的高孔隙度对土壤微生物的生长繁殖、增强土壤中微生物丰度十分有利。张小凯[6]等的研究结果表明施用生物炭可以使土壤中的重金属被生物炭吸附，能够使重金属污染物的生物有效性和在环境中的迁移能力下降，对改善土壤环境具有重要的意义。近年来，以生物质炭作为土壤改良剂已成为全球关注的热点。
土壤酶即土壤中各类酶的总称，是土壤结构中的重要组成部分，参与土壤生态系统中物质循环和能量流动，其活性可以反映各种生物化学过程的方向和强度，是土壤肥力和土壤质量以及土壤自净能力的重要评价指标[7]，在土壤生态系统中发挥着重要作用，是土壤组成成分中不可缺少的一部分。由于土壤酶活性易受到土壤物理性质、化学性质和生物学性质及这三种性质的交叉作用，其活性变化明显，因此可直接反映土壤生物化学过程的方向和强度，可作为评价土壤肥力的一个生物学指标[8]。大部分研究结果表明，土壤酶活性与重金属污染程度存在一定的相关性，且有显著的负相关关系。而段学军[9]等的研究表明，低浓度Cd对水稻土酶活性有一定刺激作用，可以提高土壤的酶活性；而高浓度Cd则抑制土壤微生物活性和酶活性，减少土壤微生物生物量。
红壤是广泛分布于我国亚热带地区的主要土壤类型，而水稻土又是我国南方地区农业生产中最重要的土壤之一。农田重金属污染主要来源于生活垃圾和化肥农药施用不当。重金属进入土壤以后很难被自然降解，直接影响了土壤的理化性质、周边水质环境以及作物生长，从而导致土壤质量、作物品质及产量降低，使红壤地区的农业及经济的可持续发展受到了严重影响。因此，修复红壤地区重金属污染和提高红壤地区土壤质量是一项非常重要的工作。本文以红壤性水稻土为研究对象，研究了施用不同添加量的生物炭对Cd污染下红壤性水稻土中Cd有效性及酶活性的影响，探讨了添加生物炭修复重金属污染程度的最佳施用量，研究结果可为修复红壤性水稻土的重金属污染提供一些科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
本课题试验区是位于湖南省长沙县北山镇荣合桥社区长沙春雷农业科技开发有限公司试验基地（28°2612"N, 113°333"E）。该地区气候条件优越，年降水量1422.4毫米，年蒸发量1382.2毫米，每年无霜期约275天，年积温6480摄氏度，年平均气温16.8～17.2摄氏度，1月为最冷月，此时气温可达5摄氏度左右，一般越冬作物可以安全越冬；7月为最热月，此时极端最高温达39～40摄氏度，全年日照时间1677.1 小时。
1.2 试验材料
试验中所采用的生物炭是由河南三利新能源有限公司生产的。这种生物炭生产工艺为：小麦秸秆经过500 ℃热解，其中35%的小麦秸秆转化为生物炭，而后磨碎过2 mm筛，即可施入土壤中，与土壤混匀。生物炭的基本理化性质如下：pH 值为10.35，阳离子交换量217 cmol/kg，有机碳含量467.1 g/kg，有效磷含量4.7 g/kg，全氮含量5.9 g/kg，比表面积8.9 m2/g，容重0.45 g/cm3 ,全量Cd含量 0.34 mg/kg，有效态Cd含量0.058 mg/kg。施用生物炭前，土壤pH值为4.71，有机质含量25.07 g/kg，土壤容重1.27 g /cm3，饱和导水率4.89×104 cm/s，孔隙度52.18%，土壤全量Cd含量0.66 mg/kg，有效态Cd含量0.21 mg/kg。
1.2 试验设计
试验采用完全随机设计，共计5个处理，三次重复，共15个小区。其中A为生物炭，其施用量均分为5个水平，分别为CK: 0 thm2，A10: 10 thm2，A20: 20 thm2，A30: 30 thm2，A40: 40 thm2 。小区面积4 m×3 m=12 m2，处理之间用田埂隔开，田埂宽0.5 m，高30 cm，排水沟0.5 m。试验区周围设置保护行，四周保护行均为1.0 m。水稻施用的基肥为BB肥，用量为375 kghm2。在2017年4月将生物质炭在水稻种植前，按田间试验方案一次性施入各小区，并通过人工翻耕与土壤表层土壤混匀，后期不再追施；BB肥在每季水稻播种前作为基肥一次性施入。所选作物的品种为：深优9519，种植方式为一年一季，其余的生产管理措施与当地大田的生产管理措施保持一致。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1 材料与方法2
1.1 研究区及材料概况 2
1.2 试验设计 3
1.3 土壤采集与测定方法3
1.4 数据处理与分析4
2 结果与分析4
2.1 生物炭施用量对土壤理化性质的影响4
2.2 生物炭施用量对土壤有效态Cd含量的影响5
2.3 生物炭施用量对土壤酶活性的影响5
2.4 生物炭施用量、土壤基本理化、土壤酶活性对有效态Cd含量的影响的通径分 析5
3 讨论 6
3.1 生物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
炭施用量对土壤理化性质的影响6
3.2 生物炭施用量对土壤有效态Cd含量的影响6
3.3 生物炭施用量对土壤酶活性的影响7
4 结论7
致谢7
参考文献7
施用生物炭对水稻土中Cd有效性及酶活性的影响
引言
在厌氧条件下，有机物料经低温热解产生一类富碳、高度芳香化和高稳定性的固态物质，这类固态物质就被称为生物炭。生物炭是黑碳的一种存在形式[1]。生物炭具有较高的孔隙度、巨大的比表面积、较高的稳定性和吸附性，并带有大量负电荷，且芳香化程度高[2]。研究发现，长期施用生物炭能够使土壤的容重降低、土壤的孔隙度和饱和导水率升高，还能使土壤的pH值、土壤有机碳、有效磷含量和阳离子交换量增加[35]。生物炭的高孔隙度对土壤微生物的生长繁殖、增强土壤中微生物丰度十分有利。张小凯[6]等的研究结果表明施用生物炭可以使土壤中的重金属被生物炭吸附，能够使重金属污染物的生物有效性和在环境中的迁移能力下降，对改善土壤环境具有重要的意义。近年来，以生物质炭作为土壤改良剂已成为全球关注的热点。
土壤酶即土壤中各类酶的总称，是土壤结构中的重要组成部分，参与土壤生态系统中物质循环和能量流动，其活性可以反映各种生物化学过程的方向和强度，是土壤肥力和土壤质量以及土壤自净能力的重要评价指标[7]，在土壤生态系统中发挥着重要作用，是土壤组成成分中不可缺少的一部分。由于土壤酶活性易受到土壤物理性质、化学性质和生物学性质及这三种性质的交叉作用，其活性变化明显，因此可直接反映土壤生物化学过程的方向和强度，可作为评价土壤肥力的一个生物学指标[8]。大部分研究结果表明，土壤酶活性与重金属污染程度存在一定的相关性，且有显著的负相关关系。而段学军[9]等的研究表明，低浓度Cd对水稻土酶活性有一定刺激作用，可以提高土壤的酶活性；而高浓度Cd则抑制土壤微生物活性和酶活性，减少土壤微生物生物量。
红壤是广泛分布于我国亚热带地区的主要土壤类型，而水稻土又是我国南方地区农业生产中最重要的土壤之一。农田重金属污染主要来源于生活垃圾和化肥农药施用不当。重金属进入土壤以后很难被自然降解，直接影响了土壤的理化性质、周边水质环境以及作物生长，从而导致土壤质量、作物品质及产量降低，使红壤地区的农业及经济的可持续发展受到了严重影响。因此，修复红壤地区重金属污染和提高红壤地区土壤质量是一项非常重要的工作。本文以红壤性水稻土为研究对象，研究了施用不同添加量的生物炭对Cd污染下红壤性水稻土中Cd有效性及酶活性的影响，探讨了添加生物炭修复重金属污染程度的最佳施用量，研究结果可为修复红壤性水稻土的重金属污染提供一些科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
本课题试验区是位于湖南省长沙县北山镇荣合桥社区长沙春雷农业科技开发有限公司试验基地（28°2612"N, 113°333"E）。该地区气候条件优越，年降水量1422.4毫米，年蒸发量1382.2毫米，每年无霜期约275天，年积温6480摄氏度，年平均气温16.8～17.2摄氏度，1月为最冷月，此时气温可达5摄氏度左右，一般越冬作物可以安全越冬；7月为最热月，此时极端最高温达39～40摄氏度，全年日照时间1677.1 小时。
1.2 试验材料
试验中所采用的生物炭是由河南三利新能源有限公司生产的。这种生物炭生产工艺为：小麦秸秆经过500 ℃热解，其中35%的小麦秸秆转化为生物炭，而后磨碎过2 mm筛，即可施入土壤中，与土壤混匀。生物炭的基本理化性质如下：pH 值为10.35，阳离子交换量217 cmol/kg，有机碳含量467.1 g/kg，有效磷含量4.7 g/kg，全氮含量5.9 g/kg，比表面积8.9 m2/g，容重0.45 g/cm3 ,全量Cd含量 0.34 mg/kg，有效态Cd含量0.058 mg/kg。施用生物炭前，土壤pH值为4.71，有机质含量25.07 g/kg，土壤容重1.27 g /cm3，饱和导水率4.89×104 cm/s，孔隙度52.18%，土壤全量Cd含量0.66 mg/kg，有效态Cd含量0.21 mg/kg。
1.2 试验设计
试验采用完全随机设计，共计5个处理，三次重复，共15个小区。其中A为生物炭，其施用量均分为5个水平，分别为CK: 0 thm2，A10: 10 thm2，A20: 20 thm2，A30: 30 thm2，A40: 40 thm2 。小区面积4 m×3 m=12 m2，处理之间用田埂隔开，田埂宽0.5 m，高30 cm，排水沟0.5 m。试验区周围设置保护行，四周保护行均为1.0 m。水稻施用的基肥为BB肥，用量为375 kghm2。在2017年4月将生物质炭在水稻种植前，按田间试验方案一次性施入各小区，并通过人工翻耕与土壤表层土壤混匀，后期不再追施；BB肥在每季水稻播种前作为基肥一次性施入。所选作物的品种为：深优9519，种植方式为一年一季，其余的生产管理措施与当地大田的生产管理措施保持一致。
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