畢業(yè)論文：生物炭的施用對(duì)農(nóng)田氮淋失影響

本科畢業(yè)論文

題目：生物炭的施用對(duì)農(nóng)田氮淋失影響

院（系） 化 工 學(xué) 院
專 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué)

生物炭的施用對(duì)農(nóng)田氮淋失的影響
摘要
本實(shí)驗(yàn)采用土柱室內(nèi)模擬方法，通過模擬天然降水強(qiáng)度利用去離子水對(duì)土柱進(jìn)行淋濾，研究不同生物炭對(duì)土壤淋濾液體積、pH（酸堿性）和電導(dǎo)率（EC）以及淋濾液中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明1）在土壤中施加生物炭能夠增加土壤的pH；2）施加生物炭后，土柱的淋濾液的體積明顯減小；3）施加生物炭后土壤的pH和EC均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，三種生物炭中增加最大的是水稻秸稈生物炭；4）施加生物炭后，濾液中硝態(tài)氮及銨態(tài)氮含量都呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，表明施加生物炭能夠抑制土壤氮淋失，試驗(yàn)中生物炭對(duì)硝態(tài)氮的抑制作用比對(duì)銨態(tài)氮的抑制作用強(qiáng)，其中水稻秸稈生物炭對(duì)硝態(tài)氮的抑制能力最弱，而生物炭對(duì)銨態(tài)氮的抑制作用規(guī)律不明顯。
關(guān)鍵詞：室內(nèi)土柱；生物炭；銨態(tài)氮；硝態(tài)氮；淋濾液；


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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生物炭施用對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素氮淋失的影響 23
第4章 結(jié)論與展望 25
4.1 結(jié)論 25
4.2期望 25
參考文獻(xiàn) 27
致謝 29

第1章 綜述
隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，利用礦質(zhì)肥料促進(jìn)作物生長(zhǎng)成為一種常用的手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅我國(guó)2008年消耗氮肥多達(dá)2302.9萬t（中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2009），占世界氮肥總消費(fèi)量的1/3(朱兆良，2008)。雖然氮肥的使用在一定的程度上保證了我國(guó)糧食安全，但是長(zhǎng)期以來氮肥用量大，效率低等問題卻給我國(guó)資源與環(huán)境帶來了負(fù)面影響。低氮肥的利用率，高損失率給周圍環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響，例如，導(dǎo)致湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化，地下水NO3-含量超標(biāo)以及大氣中溫室氣體N2O排放增加。同時(shí)長(zhǎng)期使用化肥還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田土壤的板結(jié)，降低土壤的肥力從而降低土壤的生產(chǎn)能力。
云南省玉溪市通�？h杞麓湖距離云南省玉溪市通�？h城1.5km，又稱通海湖。近年來由于杞麓湖畔農(nóng)業(yè)的發(fā)展,污染也就隨之而來。杞麓湖流域的污染主要包括兩大方面，一是點(diǎn)源污染，二是農(nóng)村面源污染。點(diǎn)污染源包括工業(yè)污染源和城鎮(zhèn)生活污染源，其中以城鎮(zhèn)生活污染源為主；杞麓湖流域內(nèi)有耕地面積16.3萬畝，由于大量種植蔬菜及經(jīng)濟(jì)作物，化肥施用量每年達(dá)4.5萬t，平均每畝耕地用化肥280kg，化肥流失量按20%計(jì)算，則流失量達(dá)到0.9萬t。農(nóng)藥施用量每年平均327t，平均每畝施用2kg，化肥、農(nóng)藥的過量施用，造成相當(dāng)一部分作物不吸收、土壤不吸附的化肥、農(nóng)藥隨農(nóng)業(yè)廢水進(jìn)入湖中，污染湖水和周圍的土壤。因此，建立一種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。針對(duì)這一問題，我們開展了本實(shí)驗(yàn)，希望能通過本實(shí)驗(yàn)為解決這一問題提供一定的科學(xué)理論依據(jù)。
1.1氮的作用及其在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用
1.1.1氮的作用
氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分，對(duì)莖葉的生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育有重要作用，是與產(chǎn)量最密切的營(yíng)養(yǎng)元素。在第一穗果迅速膨大前，植株對(duì)氮素的吸收量逐漸增加。
氮是植物生長(zhǎng)的必需養(yǎng)分之一，它是每個(gè)活細(xì)胞的組成部分。植物需要大量氮。氮素是葉綠素的組成成分，葉綠素是含氮化合物[1]。綠色植物進(jìn)行光合作用，使光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，把無機(jī)物（二氧化碳和水）轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物（葡萄糖）是借助于葉綠素的作用。葡萄糖是植物體內(nèi)合成各種有機(jī)物的原料，而葉綠素則是植物葉子制造“糧食”的工廠。氮也是植物體內(nèi)維生素和能量系統(tǒng)的組成部分。氮素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響是十分明顯的。當(dāng)?shù)爻渥銜r(shí)，植物可合成較多的蛋白質(zhì)，促進(jìn)細(xì)胞的分裂和增長(zhǎng)，因此植物葉面積增長(zhǎng)快，能有更多的葉面積用來進(jìn)行光合作用。此外，氮素的豐缺與葉子中葉綠素含量有密切的關(guān)系。這就使得我們能從葉面積的大小和葉色深淺上來判斷氮素營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)狀況。在苗期，一般植物缺氮往往表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢，植株矮小，葉片薄而小，葉色缺綠發(fā)黃。禾本科作物則表現(xiàn)為分孽少。生長(zhǎng)后期嚴(yán)重缺氮時(shí)，則表現(xiàn)為穗短小，籽粒不飽滿。在增施氮肥以后，對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)健壯有明顯的作用。往往施用后，葉色很快轉(zhuǎn)綠，生長(zhǎng)量增加。但是氮肥用量不宜過多，過量施用氮素時(shí)，葉綠素?cái)?shù)量增多，能使葉子更長(zhǎng)久地保持綠色，以致有延長(zhǎng)生育期、貪青晚熟的趨勢(shì)。對(duì)一些塊根、塊莖作物，如糖用甜菜，氮素過多時(shí)，有時(shí)表現(xiàn)為葉子的生長(zhǎng)量顯著增加，但具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的塊根產(chǎn)量卻少得使人失望。以后在整個(gè)生育期中，特別是結(jié)果盛期，吸收量達(dá)到最高峰。土壤缺氮時(shí)，植株矮小，葉片黃化，花芽分化延遲，花芽數(shù)減少，果實(shí)小，坐果少或不結(jié)果，產(chǎn)量低，品質(zhì)差。氮素過多時(shí)，植株徒長(zhǎng)，枝繁葉茂，容易造成大量落花，果實(shí)發(fā)育停滯，含糖量降低，植株抗病力減弱。番茄對(duì)氮肥的需要，苗期不可缺少，適當(dāng)控制，防止徒長(zhǎng)；結(jié)果期應(yīng)勤施多施，確保果實(shí)發(fā)育的需要。
1.2氮肥的作用
氮肥是含有作物營(yíng)養(yǎng)元素氮的化肥。元素氮對(duì)作物生長(zhǎng)起著非常重要的作用，它是植物體內(nèi)氨基酸的組成部分、是構(gòu)成蛋白質(zhì)的成分，也是植物進(jìn)行光合作用起決定作用的葉綠素的組成部分。氮還能幫助作物分殖。施用氮肥不僅能提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，還能提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。
氮肥包括銨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥，銨態(tài)氮肥包括碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、氨水、液氨等，硝態(tài)氮肥包括硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸銨等。
(1)調(diào)節(jié)花量
為了克服蘋果地大小年，遇小年時(shí)，于花后5-6周(蘋果花芽分化的臨界期，新梢生長(zhǎng)緩慢或停止，葉片含氮量呈下降趨勢(shì))葉面噴施0.5%尿素水溶液，連噴2次，可以提高葉片含氮量，加快新梢生長(zhǎng)抑制花芽分化，使大年的花量適宜。
(2)疏花疏果
桃樹的花器對(duì)尿素較為敏感，因此，國(guó)外用尿素對(duì)桃和油桃進(jìn)行了疏花疏果試驗(yàn)，結(jié)果表明，桃和油桃的疏花疏果，需要較大濃度(7.4%)才能顯示出良好效果，最適合濃度為8%-12%，噴后1-2周內(nèi)，即能達(dá)到疏花疏果的目的。但是，在不同的土地條件下，不同時(shí)期及不同品種的反應(yīng)尚需進(jìn)一步試驗(yàn)。
(3)水稻制種
在雜交稻制種技術(shù)中，為了提高父母本的異交率，以增加雜交稻制種量或不育系繁種量，一般都采用赤毒素噴施母本以減輕母本包頸程度或使之完全抽出；或噴施父母本，調(diào)節(jié)二者的生長(zhǎng)，使其花期同步。由于赤霉素價(jià)格較貴，用其制種成本高。人們用尿素代替赤霉素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在孕穗盛期、始穗期(20%抽穗)使用1.5%-2%尿素，其繁種效果與赤霉素類似，且不會(huì)增加株高。
(4)防治蟲害
用尿素、洗衣粉、清水4:1:400，攪拌混勻后，可防止果樹、蔬菜、棉花上的蚜蟲、紅蜘蛛、菜青蟲等害蟲，殺蟲效果達(dá)90%以上。
1.3我國(guó)氮肥的施用情況及氮淋失的環(huán)境影響
隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，利用礦質(zhì)肥料促進(jìn)作物生長(zhǎng)稱為一種常用的手段，土壤氮素是作物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，也是農(nóng)業(yè)科持續(xù)發(fā)展的根本要素，目前我國(guó)主要以使用氮肥作為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的主要措施，但是隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量施用氮肥給農(nóng)業(yè)帶來增收的同時(shí)，化肥氮素的損失直接導(dǎo)致了地表水和地下水體污染等嚴(yán)重的環(huán)境問題，并影響著農(nóng)田土壤的肥力和土壤環(huán)境質(zhì)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅我國(guó)2008年消耗氮肥量多達(dá)2302.9萬噸（中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2009），占世界氮肥消費(fèi)總量的1/3(朱兆良，2008)，世界氮肥的平均利用率為40%-60%，而我國(guó)目前僅為30%-35%[2]。
氮肥的損失是氮肥去向的一個(gè)重要方向。過量氮肥的投入不僅增加了農(nóng)業(yè)的成本，降低肥效，同時(shí)，土壤氮源經(jīng)過硝化和反硝化作用形成的氮氧化物已被證實(shí)能引起臭氧空洞和全球變暖[3-4]。
氮肥進(jìn)入土壤后，會(huì)導(dǎo)致土壤物理和化學(xué)的系列變化，氧化還原電位，電導(dǎo)，離子交換專性和非專性吸附等顯著變化，化學(xué)平衡被打破，解吸，形態(tài)轉(zhuǎn)化，積累和遷移等，使得土壤的肥力發(fā)生變化[5]。
氮肥在糧食增產(chǎn)上的作用毋庸置疑，但今年來，過量施氮帶來的負(fù)面效應(yīng)也日漸暴露，化肥氮素的損失直接導(dǎo)致了地表水和地下水體污染，使得水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，使得水體的藻類大量繁殖，影響水體的含氧量，魚類和貝類等水生物窒息死亡，水體逐漸走向衰退。同時(shí)有實(shí)驗(yàn)證明，土壤氮源經(jīng)過硝化和反硝化作用形成的氮氧化物能如一氧化二氮，又稱笑氣，氧化二氮（N2O）是一種具有溫室效應(yīng)的氣體，是《京都議定書》規(guī)定的6種溫室氣體之一。N2O在大氣中的存留時(shí)間長(zhǎng)，并可輸送到平流層，同時(shí)，N2O也是導(dǎo)致臭氧層損耗的物質(zhì)之一。 與二氧化碳相比，雖然N2O在大氣中的含量很低，但其單分子增溫潛勢(shì)卻是二氧化碳的310倍。對(duì)全球氣候的增溫效應(yīng)在未來將越來越顯著，N2O濃度的增加，已引起科學(xué)家的極大關(guān)注。
1.4現(xiàn)有的除氮方法
現(xiàn)在對(duì)水中氮的去除的方法頗多，如 ……（未完，全文共22231字，當(dāng)前僅顯示3998字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：生物炭的施用對(duì)農(nóng)田氮淋失影響》）