1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1.1本课题的意义
本课题来源于国家重点基础973计划项目：农田地力提升（06课题）典型地区农田地力定向培育理论与技术对策，子课题：典型红壤区农田地力定向培育与提升技术研究（2011cb100506）。
红壤是我国热带亚热带地区重要的土壤类型，分布广泛[1]。旱地红壤面积共2.97106 ha，占红壤面积的6%左右，其中江西红壤占省土地面积的70.69%[2]。由于季风气候影响，红壤地区热量和水分丰富，具有优越的生产特性，已成为我国粮食、经济作物和肉类产品的重要生产基地[3]。但近年来，在不合理的土地利用方式、自然条件及红壤固有特性的影响下，红壤地区水土流失严重，土壤质量和生态系统发生严重退化[4]，不仅其巨大的生产优势及潜能难以充分发挥，还严重影响了农业生产的可持续发展。因此，对红壤质量的改良迫在眉睫。
2. 研究的基本内容和问题
2.1 研究的目标
（1）通过田间试验阐明不同施用量的生物质炭对红壤中微生物碳及土壤性质的影响。
（2）通过田间试验分析不同施用量的生物质炭对油菜和红薯轮作各生育期内土壤微生物碳的变化及土壤水分、ph、cec、速效磷的影响。
3. 研究的方法与方案
3.1 研究方法
3.1.1 工作假说：
本课题以南方典型旱地红壤区域为研究对象，研究不同生物质炭施用量对红壤中微生物碳和土壤性质的影响，即采用生物质炭和氮肥配施的野外长期定位试验，分析红壤中微生物量碳和土壤理化性质（如pH、CEC、土壤含水量等）的变化。根据前人的研究结果及自己的部分实验提出下列假说：（1）施用生物质炭能够提高旱地红壤微生物量碳；（2）施用生物质炭能够改善土壤的理化性质。最后筛选出对旱地红壤改良效果最为显著的生物质炭及氮肥施用量，为旱地红壤的改良提供科学依据。
3.1.2 测定项目及方法
土壤容重的测定：环刀法；微生物量碳的测定：氯仿熏蒸浸提法；土壤pH的测定:酸度计法：土壤含水量的测定：烘箱烘干法；土壤水分特征曲线的测定：压力膜法；土壤CEC的测定：乙酸铵交换法；土壤速效磷的测定：0.5 mol/l NaHCO3法。
3.1.3 数据分析方法
运用Microsoft Excel2010和Spss16.0进行数据分析。
3.2 技术路线
详见附件路线图。
3.3实验方案
3.3.1 试验材料
供试土壤由第四纪红色黏土发育而来的旱地红壤，黏粒（0.002 mm）含量31.6%-50.1%，是典型的酸度高，质地黏，硬度大，地利用率低，产出率低的旱地红壤。
本研究以生物质炭作为提升红壤地力的改良材料。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[m(土)：m(水) = 1：5]，阳离子交换量217 cmol/kg，容重0.45 g/cm3，比表面积8.9 m2/g，有机碳467.1 g/kg，有效磷4.7 g/kg，全氮5.9 g/kg。氮肥为当地农民普遍施用的尿素（含氮46.67%）。供试作物为：油菜和红薯，品种分别为德油5号和苏薯8号。
3.3.2 试验方案
设置生物质炭（C因素）用量7个水平、氮肥（N因素）用量3个水平，采用73完全方案设计，随机区组排列，加上一个完全空白处理（CK）共计22个处理，每个处理三次重复，共66个小区，小区面积5 m4 m=20 m2，试验地面积为1928.5 m2，保护行宽为 1.0 m，走道宽及小区间排水沟宽均为0.5 m。
油菜季施用的基肥为氯化钾（K2O 60%）、钙镁磷肥（P2O5 12.5%）和硼砂（B 11%），用量分别为195 kg/ha，375 kg/ha和15 kg/ha；红薯季施用基肥为氯化钾和钙镁磷肥，用量分别为195 kg/ha和375 kg/ha。生物质炭于2011年油菜种植前按田间试验方案一次性施入各小区，并通过人工翻耕与红壤表层土壤混匀，后期不再追施；氮磷钾肥于每季油菜和红薯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，为油菜红薯轮作。油菜种植及收获时间分别为每年10月上旬和5月中旬；红薯种植及收获时间分别为每年5月中下旬和9月下旬。
表1-1田间试验方案
处理 | 因素 | 处理 | 因素 | ||
C/生物黑炭用量 （t/ha） | N/氮肥用量 （kg/ha） | C/生物黑炭用量（t/ha） | N/氮肥用量 （kg/ha） | ||
CK | 0 | 0 | C3N2 | 10 | 90 |
C0N1 | 0 | 60 | C3N3 | 10 | 120 |
C0N2 | 0 | 90 | C4N1 | 20 | 60 |
C0N3 | 0 | 120 | C4N2 | 20 | 90 |
C1N1 | 2.5 | 60 | C4N3 | 20 | 120 |
C1N2 | 2.5 | 90 | C5N1 | 30 | 60 |
C1N3 | 2.5 | 120 | C5N2 | 30 | 90 |
C2N1 | 5 | 60 | C5N3 | 30 | 120 |
C2N2 | 5 | 90 | C6N1 | 40 | 60 |
C2N3 | 5 | 120 | C6N2 | 40 | 90 |
C3N1 | 10 | 60 | C6N3 | 40 | 120 |
3.4 可行性分析
本课题组长期从事土壤物理过程和水土资源利用方面的研究工作，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
本试验采用用野外长期定位试验的方法，通过不同用量生物质炭与氮肥配施，研究旱地红壤中微生物量碳及土壤理化性质的变化，从而探究改善土壤性质的最适生物质炭与氮肥配施比例，以提高旱地红壤可持续生产能力，在研究内容及研究方法上都具有创新性；
5. 研究计划与进展
研究计划：
2014.4-2015.6：
（1）田间大田试验：生物质炭与氮肥配施对红壤微生物量碳的影响；生物质炭的施用对土壤理化性质的影响；作物产量的评估；
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
