生物质炭保水剂的吸水保水性能研究及其对玉米生长的影响

【摘要】我国是缺水型国家,干旱半干旱地区缺水是农业长期生产力低下的主要原因。生物质炭是生物质在完全或部分限氧的情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难溶性固态物质,它具有较大的比表面积,孔隙度高,具有一定的保水能力。本研究以生物质炭为原料,选择保水性和黏结性较强的MW型、阴型和阳型等聚丙烯酰胺(PAM)对生物质炭进行亲水性改性,分析改性后的生物质炭保水剂吸水特性的变化,以及对土壤水分蒸发、苗期玉米生长和盆栽土壤理化特性的影响。此外,在华北平原农田土壤中施用生物质炭保水剂,了解其对土壤水分、玉米生长和土壤理化特性的影响。研究结果如下：(1)与对照相比,施用3%生物质炭两周后可降低土壤水分累积蒸发量4.1%,而施用3%MW型和阴型保水剂两周后可分别降低土壤水分累积蒸发量8.0%～10.4%和7.0%～13.5%。在抑制土壤水分蒸发作用方面,改性后的生物质炭效果好于生物质炭。(2)通过PAM改性生成的生物质炭保水剂的吸水能力显著增加,三种生物质炭保水剂的吸水倍率均表现为2：10型>1.5：10型>1：10型,说明生物质炭保水剂的吸水倍率随PAM的质量比升高而升高,且MW型的吸水效果最好。与生物质炭的吸水倍率相比,MW型和阳型1：10、1.5：10、2：10保水剂的吸水倍率分别显著提高52.6%～38.2%和16.5%～151.3%,阴型1.5：10、2：10保水剂的吸水倍率显著提高60.5%～114.5%。MW型、阴型和阳型1.5：10、2：10保水剂比各自1：10型的吸水倍率分别提高175.4%～252.6%、46.1%～95.2%和54.2%～115.8%。(3)MW型、阴型和阳型生物质炭保水剂在单质肥料溶液中的吸水倍率随PAM用量所占比例的增加而显著增大。除尿素外,磷酸二氢钙和硫酸钾溶液均降低了保水剂的吸水倍率,且吸水倍率随着肥料浓度的增大而逐渐下降。(4)盆栽试验表明,生物质炭的施用可显著提高土壤的水分含量,2.5%和5%生物质炭施用后盆栽土壤含水量分别比对照显著提高39.7%和50.4%。1：10型生物质炭保水剂的施用可显著提高土壤的水分含量,施用2.5%和5%时土壤含水量分别比对照显著提高54.3%～84.0%和119.5%～145.1%。与生物质炭相比,生物质炭保水剂的保水能力显著提高了10.5%～63.0%。过量生物质炭保水剂的施用会抑制玉米生长,从土壤保水作用和对作物生长两方面出发,2.5%的生物质炭保水剂施用量较适宜。此外,2.5%与5%生物质炭、MW型、阴型和阳型生物质炭保水剂的施用均显著提高了盆栽土壤的有机质、全氮和速效磷含量,且随着施用量增多逐渐增大。5%生物质炭、MW型、阴型和阳型生物质炭保水剂的施用也提高了盆栽土壤的速效钾含量。生物质炭保水剂的施用还增加了土壤碱解氮含量,且随着施用量增多增加越多。说明一定量生物质炭和生物质炭保水剂的施用均可有效保持土壤水分和提高土壤养分含量。(5)大田试验表明,在玉米吐丝期和成熟期,施用200kg/km2MW型1：10生物质炭保水剂与对照和施用100kg/hm2处理相比显著提高了表层土壤的水分含量,土壤水分含量分别显著提高7.5%、6.5%和10.1%、9.8%。说明一定量生物质炭保水剂施用有保持土壤水分的作用。施用生物质炭保水剂对玉米各生育期的土壤硝态氮含量均无显著性影响,收获时各处理的玉米株高、植株鲜重、产量和千粒重间亦无显著性差异。此外,除200kg/hm2处理的土壤碱解氮含量比对照显著提高11.6%外,施用生物质炭保水剂对土壤其他理化特性均无显著性影响。
【作者】陈静；
【导师】潘根兴；
【作者基本信息】南京农业大学，土壤学，2013，硕士
【关键词】生物质炭；PAM；保水剂；吸水倍率；土壤水分蒸发量；土壤肥力；

【参考文献】
[1]尹超.随机波浪作用下黑泥湾冲淤演变的数值模拟研究[D].中国科学院研究生院（海洋研究所）,环境科学,2013,硕士.
[2]沙曼,赵成刚,康凯.试样尺寸及制样粒径大小对粗粒土三轴试验抗剪强度的影响[J].北京交通大学学报,2014,04:133-136.
[3]杨晓娇.不同形态的碳在锂硫电池正极材料中的应用[D].山西师范大学,2013.
[4]肖利平.含盐有机废水厌氧生物处理的试验研究[D].湘潭大学,环境工程,2003,硕士.
[5]欧阳兴.水彩艺术对插画表现的影响及意义[D].湖南师范大学,美术学,2014,硕士.
[6]陈扶东.斯特林发动机Leningrader密封件材料及密封性能研究[D].兰州理工大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[7]刘少坤.列宁的执政党建设思想及其启示[D].湖北大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2011,硕士.
[8]江知瀚.含分布式电源的配电网优化研究[D].华中科技大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[9]齐次.信息技术与阅读教学的整合刍议[D].东北师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[10]冯洁.内镜对上消化道粘膜下肿瘤诊断及治疗价值的临床研究[D].兰州大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[11]邓静.林分生长的真实感动态模拟[D].中南林业科技大学,计算机技术,2014,硕士.
[12]傅若农.固相微萃取(SPME)近几年的发展[J].分析试验室,2015,05:602-620.
[13]叶芳.从翻译适应选择论看葛浩文英译《呼兰河传》[D].华中师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[14]李智泽.门架式转向架铰接式列车结构及动力学性能研究[D].西南交通大学,车辆工程,2014,硕士.
[15]董涛涛.高速切削材料动态破坏及考虑损伤本构关系的研究[D].沈阳理工大学,机械设计及理论,2012,硕士.
[16]蔡柯柯.基于查询特征上下文的检索模型研究[D].浙江大学,2007.
[17]杨正龙,刘芯岩,卜弋龙,徐晓黎,刘永生.石墨烯场效应晶体管研究进展[J].固体电子学研究与进展,2014,04:345-349.
[18]黄彦军.浅析新形势下企业统计学科体系发展的思考[J].统计教育,2005,06:27-28.
[19]王汉元.不同给药时间对原发性非杓型高血压及左室结构的影响[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[20]吉昌福.诉讼欺诈的刑法学分析[D].西南政法大学,刑法（专业学位）,2012,硕士.
[21]李太辉.高成长中小企业的商业模式研究[D].北京交通大学,2013.
[22]黄会强.伪半固态挤压制备高体积分数SiCp/Al复合材料的性能研究[D].兰州理工大学,材料加工工程,2014,硕士.
[23]张庆华.齿轮标准讲座(6)[J].组合机床与自动化加工技术.1992(09)
[24]魏雅丽.丝素蛋白管状支架制备及其水蛭素改性研究[D].苏州大学,纺织材料与纺织品设计,2014,硕士.
[25]肖威.中国潜在通货膨胀压力研究[D].对外经济贸易大学,金融学,2014,博士.
[26]冯恒.G3-PLC物理层发射机的FPGA实现[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[27]杨玉林.基于云推理的汽车经济性巡航车速规划研究[D].吉林大学,载运工具运用工程,2014,硕士.
[28]何军兵.传闻证据规则在我国确立与适用之研究[D].华东政法学院,诉讼法学,2004,硕士.
[29]王志雄.HY-2A卫星微波散射计海面风场反演算法改进[D].中国海洋大学,摄影测量与遥感,2014,硕士.
[30]张龙涛.连续碰撞检测算法的研究[D].安徽大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[31]何凌云,龚彩军.首钢京唐1580热连轧精轧模型自学习功能及应用[J].冶金自动化,2013,06:34-37.
[32]丁姣姣.自我建构对低碳消费决策的影响[D].山东财经大学,企业管理,2013,硕士.
[33]秦璐怡.基于智能卡芯片的一种自动化测试方法[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[34]吴蔚.勃朗特姐妹作品中的暴风雨意象研究[D].南京师范大学,文艺学,2012,硕士.
[35]马楠.从戏剧叙事到视觉盛宴[D].河北大学,广播电视艺术学,2014,硕士.
[36]薛东川,王尚旭.利用组合质量矩阵压制数值频散[J].石油地球物理勘探,2008,03:318-320+370+23.
[37]刘朋.利用氧化石墨烯锁模及纳秒脉冲产生的研究[D].聊城大学,2014.
[38]孙玲.城市碳排放量的影响因素研究[D].浙江财经学院,区域经济学,2013,硕士.
[39]李世勇.滋癸安神汤治疗围绝经期肝肾阴虚型失眠症的临床研究[D].福建中医药大学,中医内科学（专业学位）,2014,硕士.
[40]孙艺航.异化为主的汉英文化旅游翻译系统策略研究[D].鲁东大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[41]高丹,刘劲松,朱国华,巩宏平,周欣,王玲,莫卫民,李霂菲.同位素稀释/高分辨气相色谱-质谱联用同时测定空气中二英、多氯联苯、多溴联苯醚和溴代二英[J].分析化学,2013,12:1862-1868.
[42]胡锦.工业以太网与网络控制器[D].浙江大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[43]陈豪.500kV直流支柱式瓷绝缘子离子迁移的研究[D].华北电力大学（北京）,高电压与绝缘技术,2003,硕士.
[44]王玉艳.籽粒富锌水稻根际锌生物化学行为及其调控作用[D].浙江大学,植物营养学,2014,博士.
[45]钟新周.平衡记分卡在SH公司绩效管理的应用——企业绩效管理探讨[D].西南财经大学,MBA,2003,硕士.
[46]王艳.中小上市企业财务冗余影响因素及其经济后果的实证研究[D].中南大学,工商管理,2013,博士.
[47]毛健贞.乌拉草木质素结构解析及预处理过程中的木质素结构变化[D].北京林业大学,林产化学加工工程,2014,博士.
[48]李健.慢病毒介导MicroRNA抑制胶质瘤细胞信号转导通路的研究[D].扬州大学,外科学,2011,硕士.
[49]张睿.基于K60的智能小车控制系统设计与实现[D].杭州电子科技大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[50]庞哈利,郑秉霖.多阶段混合FlowShop调度问题及其遗传求解算法[J].控制与决策,1999,S1:565-568.