施用生物质炭对红壤性水稻土微生物碳氮及重金属含量的影响开题报告

全文总字数：9603字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1 研究目的意义、国内外研究进展

2. 研究的基本内容和问题

2 研究目标、内容与拟解决的关键问题

2.1 研究目标

本课题将分析生物质炭施用对土壤微生物碳、氮、微生物碳氮比及重金属含量的影响，探讨不同施用量生物质炭对土壤微生物状况及土壤重金属含量的影响，在生物质炭对微生物碳氮变化的影响、对重金属的在土壤中的固定性以及比较不同量的生物质炭的有效性等方面具有重要意义。

3. 研究的方法与方案

3研究方法、实验方案、技术路线及可行性分析

3.1 研究方法

3.1.1实验材料

供试土壤由第四纪红色黏土发育而来的红壤性水稻土，采集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°26′12′′N,113°3′33′′E）,属于亚热带季风湿润气候区，气候条件优越，年均降水量1422.4 ㎜，年蒸发量为1382.2㎜，年平均气温16.8～17.2℃，日照时数1677.1h。

本研究以生物质炭和生物有机肥作为降低土壤重金属污染程度的改良材料。其中，生物质炭是河南省三利能源有限公司制备的小麦秸秆炭，由小麦秸秆在330~350 ℃下厌氧烧制，其35%的生物质材料转化为生物质炭。生物质炭pH值为10.35，阳离子交换量217cmol/kg，容重0.45 g/cm3，比表面积8.9m2/g，有机碳467.1 g/kg，有效磷4.7 g/kg，全氮5.9 g/kg，全Cd量0.334mg/kg，全As量2.568 mg/kg，全Pb量5.301 mg/kg。供试作物为：水稻，品种为：深优9519。

3.1.2 物理性质分析项目与方法

（1）土壤容重的测定：环刀法；

（2）土壤颗粒组成（质地）的测定：吸管法；

（3）土壤结构系数：吸管法；

（4）土壤饱和导水率的测定：渗透率仪法；

（5）土壤总孔隙度的测定：（1-容重/比重）*100%；

（6）土壤团聚体测定：干筛法和湿筛法；

（7）土壤含水量的测定：烘箱烘干法。

3.1.3 化学性质分析项目与方法

（1）土壤全Cd、Pb、As的测定：盐酸:硝酸（4:1）消煮，ICP-MS测定

（2）土壤有效态Cd、Pb、As的测定:DTPA浸提，ICP-MS测定

（3）土壤有机质的测定：重铬酸钾氧化法；

（4）土壤全氮的测定：H2SO4-混合催化剂消煮-蒸馏滴定法；

（5）土壤pH值的测定：酸度计法；

（6）土壤速效磷的测定：0.5 mol/l NaHCO3法；

（7）土壤铵态氮的测定：KCl浸提-靛酚蓝比色法；

（8）土壤硝态氮的测定：紫外分光光度计法；

（9）土壤CEC的测定：乙酸铵交换法；

（10）微生物量碳、氮的测定：氯仿熏蒸-K2SO4浸提法。

（11）微生物基础呼吸的测定：碱液吸收滴定法。

3.1.4 数据分析方法

运用Microsoft Excel2016和SPSS25.0进行数据分析。

3.2 实验方案

本课题采用完全随机试验设计，共计5个处理，三次重复，共15个小区。详见表1。其中A为生物质炭，其施用量均分为5个水平，分别为CK: 0 t·hm^-2，A10: 10 t·hm^-2，A20: 20 t·hm^-2 ，A30: 30 t·hm^-2 ，A40: 40 t·hm^-2。小区面积4 m×3 m=12 m²，四周设置保护行1.0 m，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。走道宽0.5 m，保护行宽1.0m，小区间排水沟宽0.5 m，试验地面积1415.5 m²。

水稻施用的基肥为BB肥，用量为375 kg·hm^-2。生物质炭和生物有机肥于2017年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肥于每季水稻播种前作为基肥一次性施入。

种植方式与当地生产习惯保持一致。水稻种植及收获时间分别为每年6月上旬和9月下旬。

表1田间试验方案表

3.3 技术路线

3.4 可行性分析

本课题所属课题组长期从事生物质炭对土壤改良作用的研究，在田间试验、土壤改良及土壤地力提升方面积累了一定的工作经验，加之良好的仪器设备（压力膜、紫外分光光度计、定氮仪、原子荧光光谱仪、原子吸收分光光度计等）和稳定的科研队伍，均为本研究思路和技术路线的实施提供了保障。预期设计的技术路线是可行的。

4. 研究创新点

4 特色或创新之处

本课题将分析生物质炭施用对受重金属污染的红壤性水稻土土壤微生物碳、氮、微生物碳氮比及重金属含量的影响，探讨不同施用量生物质炭对土壤微生物状况及土壤重金属含量的影响，在生物质炭对微生物碳氮变化的影响、对重金属的在土壤中的固定性以及比较不同量的生物质炭的有效性等方面具有重要意义。

5. 研究计划与进展

5 研究计划及预期进展

2019年2月-3月：查阅文献，构建实验方案；

2019年3月-5月：实验实施及数据分析；