毕业论文：生物炭的施用对农田氮淋失影响

本科毕业论文

题目：生物炭的施用对农田氮淋失影响

院（系） 化 工 学 院
专 业 环 境 科 学

生物炭的施用对农田氮淋失的影响
摘要
本实验采用土柱室内模拟方法，通过模拟天然降水强度利用去离子水对土柱进行淋滤，研究不同生物炭对土壤淋滤液体积、pH（酸碱性）和电导率（EC）以及淋滤液中铵态氮和硝态氮含量的影响。实验结果表明1）在土壤中施加生物炭能够增加土壤的pH；2）施加生物炭后，土柱的淋滤液的体积明显减小；3）施加生物炭后土壤的pH和EC均呈现增加的趋势，三种生物炭中增加最大的是水稻秸秆生物炭；4）施加生物炭后，滤液中硝态氮及铵态氮含量都呈现降低的趋势，表明施加生物炭能够抑制土壤氮淋失，试验中生物炭对硝态氮的抑制作用比对铵态氮的抑制作用强，其中水稻秸秆生物炭对硝态氮的抑制能力最弱，而生物炭对铵态氮的抑制作用规律不明显。
关键词：室内土柱；生物炭；铵态氮；硝态氮；淋滤液；


Effects of Applying Biochar on N Leaching in Farmland
Abstract
By the method of column laboratory simulation test, using deionized water simulated raining,this paper studied the effects of applying different kinds of biochar to soil on the volume, pH, electrical conductivity(EC),the concentrations of ammonium nitrogen(NH4+-N)and nitrate nitrogen(NO3--N) of the leachate.The results of the e*periment prove that:1) applying biochars to soil c
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生物炭施用对营养元素氮淋失的影响 23
第4章 结论与展望 25
4.1 结论 25
4.2期望 25
参考文献 27
致谢 29

第1章 综述
随着农业的发展，利用矿质肥料促进作物生长成为一种常用的手段。据统计，仅我国2008年消耗氮肥多达2302.9万t（中华人民共和国国家统计局，2009），占世界氮肥总消费量的1/3(朱兆良，2008)。虽然氮肥的使用在一定的程度上保证了我国粮食安全，但是长期以来氮肥用量大，效率低等问题却给我国资源与环境带来了负面影响。低氮肥的利用率，高损失率给周围环境带来严重的影响，例如，导致湖泊水体富营养化，地下水NO3-含量超标以及大气中温室气体N2O排放增加。同时长期使用化肥还会导致农田土壤的板结，降低土壤的肥力从而降低土壤的生产能力。
云南省玉溪市通海县杞麓湖距离云南省玉溪市通海县城1.5km，又称通海湖。近年来由于杞麓湖畔农业的发展,污染也就随之而来。杞麓湖流域的污染主要包括两大方面，一是点源污染，二是农村面源污染。点污染源包括工业污染源和城镇生活污染源，其中以城镇生活污染源为主；杞麓湖流域内有耕地面积16.3万亩，由于大量种植蔬菜及经济作物，化肥施用量每年达4.5万t，平均每亩耕地用化肥280kg，化肥流失量按20%计算，则流失量达到0.9万t。农药施用量每年平均327t，平均每亩施用2kg，化肥、农药的过量施用，造成相当一部分作物不吸收、土壤不吸附的化肥、农药随农业废水进入湖中，污染湖水和周围的土壤。因此，建立一种行之有效的方法防止氮素流失并提高作物利用氮素的能力迫在眉急。针对这一问题，我们开展了本实验，希望能通过本实验为解决这一问题提供一定的科学理论依据。
1.1氮的作用及其在日常生活和生产中的应用
1.1.1氮的作用
氮是构成蛋白质的主要成分，对茎叶的生长和果实的发育有重要作用，是与产量最密切的营养元素。在第一穗果迅速膨大前，植株对氮素的吸收量逐渐增加。
氮是植物生长的必需养分之一，它是每个活细胞的组成部分。植物需要大量氮。氮素是叶绿素的组成成分，叶绿素是含氮化合物[1]。绿色植物进行光合作用，使光能转变为化学能，把无机物（二氧化碳和水）转变为有机物（葡萄糖）是借助于叶绿素的作用。葡萄糖是植物体内合成各种有机物的原料，而叶绿素则是植物叶子制造“粮食”的工厂。氮也是植物体内维生素和能量系统的组成部分。氮素对植物生长发育的影响是十分明显的。当氮素充足时，植物可合成较多的蛋白质，促进细胞的分裂和增长，因此植物叶面积增长快，能有更多的叶面积用来进行光合作用。此外，氮素的丰缺与叶子中叶绿素含量有密切的关系。这就使得我们能从叶面积的大小和叶色深浅上来判断氮素营养的供应状况。在苗期，一般植物缺氮往往表现为生长缓慢，植株矮小，叶片薄而小，叶色缺绿发黄。禾本科作物则表现为分孽少。生长后期严重缺氮时，则表现为穗短小，籽粒不饱满。在增施氮肥以后，对促进植物生长健壮有明显的作用。往往施用后，叶色很快转绿，生长量增加。但是氮肥用量不宜过多，过量施用氮素时，叶绿素数量增多，能使叶子更长久地保持绿色，以致有延长生育期、贪青晚熟的趋势。对一些块根、块茎作物，如糖用甜菜，氮素过多时，有时表现为叶子的生长量显著增加，但具有经济价值的块根产量却少得使人失望。以后在整个生育期中，特别是结果盛期，吸收量达到最高峰。土壤缺氮时，植株矮小，叶片黄化，花芽分化延迟，花芽数减少，果实小，坐果少或不结果，产量低，品质差。氮素过多时，植株徒长，枝繁叶茂，容易造成大量落花，果实发育停滞，含糖量降低，植株抗病力减弱。番茄对氮肥的需要，苗期不可缺少，适当控制，防止徒长；结果期应勤施多施，确保果实发育的需要。
1.2氮肥的作用
氮肥是含有作物营养元素氮的化肥。元素氮对作物生长起着非常重要的作用，它是植物体内氨基酸的组成部分、是构成蛋白质的成分，也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。氮还能帮助作物分殖。施用氮肥不仅能提高农产品的产量，还能提高农产品的质量。
氮肥包括铵态氮肥和硝态氮肥，铵态氮肥包括碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨等，硝态氮肥包括硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵等。
(1)调节花量
为了克服苹果地大小年，遇小年时，于花后5-6周(苹果花芽分化的临界期，新梢生长缓慢或停止，叶片含氮量呈下降趋势)叶面喷施0.5%尿素水溶液，连喷2次，可以提高叶片含氮量，加快新梢生长抑制花芽分化，使大年的花量适宜。
(2)疏花疏果
桃树的花器对尿素较为敏感，因此，国外用尿素对桃和油桃进行了疏花疏果试验，结果表明，桃和油桃的疏花疏果，需要较大浓度(7.4%)才能显示出良好效果，最适合浓度为8%-12%，喷后1-2周内，即能达到疏花疏果的目的。但是，在不同的土地条件下，不同时期及不同品种的反应尚需进一步试验。
(3)水稻制种
在杂交稻制种技术中，为了提高父母本的异交率，以增加杂交稻制种量或不育系繁种量，一般都采用赤毒素喷施母本以减轻母本包颈程度或使之完全抽出；或喷施父母本，调节二者的生长，使其花期同步。由于赤霉素价格较贵，用其制种成本高。人们用尿素代替赤霉素进行实验，在孕穗盛期、始穗期(20%抽穗)使用1.5%-2%尿素，其繁种效果与赤霉素类似，且不会增加株高。
(4)防治虫害
用尿素、洗衣粉、清水4:1:400，搅拌混匀后，可防止果树、蔬菜、棉花上的蚜虫、红蜘蛛、菜青虫等害虫，杀虫效果达90%以上。
1.3我国氮肥的施用情况及氮淋失的环境影响
随着农业的发展，利用矿质肥料促进作物生长称为一种常用的手段，土壤氮素是作物生长必需的营养元素，也是农业科持续发展的根本要素，目前我国主要以使用氮肥作为农业增产的主要措施，但是随着农业的发展，大量施用氮肥给农业带来增收的同时，化肥氮素的损失直接导致了地表水和地下水体污染等严重的环境问题，并影响着农田土壤的肥力和土壤环境质量，据统计，仅我国2008年消耗氮肥量多达2302.9万吨（中华人民共和国国家统计局，2009），占世界氮肥消费总量的1/3(朱兆良，2008)，世界氮肥的平均利用率为40%-60%，而我国目前仅为30%-35%[2]。
氮肥的损失是氮肥去向的一个重要方向。过量氮肥的投入不仅增加了农业的成本，降低肥效，同时，土壤氮源经过硝化和反硝化作用形成的氮氧化物已被证实能引起臭氧空洞和全球变暖[3-4]。
氮肥进入土壤后，会导致土壤物理和化学的系列变化，氧化还原电位，电导，离子交换专性和非专性吸附等显著变化，化学平衡被打破，解吸，形态转化，积累和迁移等，使得土壤的肥力发生变化[5]。
氮肥在粮食增产上的作用毋庸置疑，但今年来，过量施氮带来的负面效应也日渐暴露，化肥氮素的损失直接导致了地表水和地下水体污染，使得水体发生富营养化，使得水体的藻类大量繁殖，影响水体的含氧量，鱼类和贝类等水生物窒息死亡，水体逐渐走向衰退。同时有实验证明，土壤氮源经过硝化和反硝化作用形成的氮氧化物能如一氧化二氮，又称笑气，氧化二氮（N2O）是一种具有温室效应的气体，是《京都议定书》规定的6种温室气体之一。N2O在大气中的存留时间长，并可输送到平流层，同时，N2O也是导致臭氧层损耗的物质之一。 与二氧化碳相比，虽然N2O在大气中的含量很低，但其单分子增温潜势却是二氧化碳的310倍。对全球气候的增温效应在未来将越来越显著，N2O浓度的增加，已引起科学家的极大关注。
1.4现有的除氮方法
现在对水中氮的去除的方法颇多，如 ……（未完，全文共22231字，当前仅显示3998字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：生物炭的施用对农田氮淋失影响》）