摘 要

有机质对土壤性质的影响具有特殊作用，研究有机物料对水稻及土壤性质的影响，对水稻生产管理具有意义。以浙江桐庐典型水稻土壤为研究对象，通过试验、调查、采样和分析测定，研究不同有机物料对水稻产量及土壤性质的影响， 结果表明：木本泥炭和秸秆有机物料能不同程度改善土壤性质和提高水稻产量。 （木本泥炭 秸秆）处理显著提高土壤易利用碳及微生物生物量氮，对土壤pH的影响很小，一定程度提高了土壤氮、磷、钾养分含量，略有提升土壤中Hg和As含量，但没有达到统计学上的显著性差异水平。木本泥炭（高） 腐熟秸秆、木本泥炭（低） 腐熟秸秆处理与对照相比分别增加产量15%和3%，亩穗数均比对照显著提高14%以上，而穗粒数和千粒数较对照均无显著差异。单施秸秆显著提高土壤易利用碳及微生物生物量氮，但效果不如（木本泥炭 秸秆）处理。单施秸秆处理提高了土壤氮、磷、钾养分含量，对土壤重金属含量几乎没有影响，与对照相比增加产量3%，而亩穗数、穗粒数和千粒数较对照均无显著差异。研究结果为水稻生产和土壤肥力维护提供了依据。

关键词：有机物料；水稻产量；土壤养分；土壤重金属

Effects of different organic materials on Yield and soil properties

ABSTRACT

The effects of organic matter on soil properties have special effects. It is significant for rice production management to study the effects of organic materials on rice and soil properties. In Zhejiang Tonglu typical paddy soil as the research object, analysis by means of experiment, survey, sampling and study, effects of different organic materials on Rice Yield and soil properties showed that woody peat and straw organic materials can be improved in different degrees of soil properties and increase the yield of rice. (woody peat straw) treatment significantly increased the available carbon and microbial biomass nitrogen in soil, effect on soil pH is very small, will greatly improve the content of soil nitrogen, phosphorus and potassium, a slight increase of Hg and As content in soil, but did not reach the level of statistical significance of the difference. Woody peat (high) rotten straw and woody peat (low) rotten straw treatment compared with the control output increased 15% and 3% respectively, the number of ears per mu were significantly increased by more than 14%, while the grain number and 1000 grain number showed no significant difference compared with the control. Straw application significantly increased soil available carbon and microbial biomass nitrogen, but the effect was not as good as (woody peat straw) treatment. Single application of straw increased the content of soil nitrogen, phosphorus and potassium, has almost no effect on the contents of heavy metals in soil, compared with the control output increased 3%, and acres of spike number, grain number and grain number showed no significant difference compared with the control. The effects of organic materials on rice and soil were affected by microbial community structure. Biological stimulating agents -I, III and IV could significantly increase rice yield. The results provide a basis for rice production and soil fertility maintenance.

Keywords: Organic materiel；Yield；Soil nutrient；Soil heavy metal

目 录

1 研究背景 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2 主要有机物料及其性质 1

1.2.1 秸秆 1

1.2.2 生物炭 1

1.2.3 木本泥炭 3

1.3 有机物料对农业影响的研究现状 3

1.3.1 有机物料对土壤养分的影响 3

1.3.2 有机物料对作物产量的影响 4

1.3.3 有机物料对土壤重金属的影响 4

2 研究地概况与研究方法 5

2.1 研究地概况 5

2.2 研究方法 5

2.2.1 试验用材料 5

2.2.2 试验设计与布置 5

2.2.3 调查与样品采集 6

2.2.4 测定项目与方法 6

2.2.5 数据处理 6

3 结果分析 7

3.1 不同有机物料对水稻产量的影响 7

3.2 不同有机物料对土壤性质的影响 8

3.2.1 不同有机物料对土壤养分的影响 8

3.2.2 不同有机物料对土壤的易利用碳含量及微生物生物量氮影响 8

3.2.3 不同有机物料对土壤团聚体的影响 9

3.2.4 不同有机物料对土壤重金属的影响 9

结论 10

致谢 11

参考文献 12

1 研究背景

1.1 研究目的和意义

由于在全球气候变化及自然资源退化方面所起的作用，农业系统的研究受到人们极大重视^[1]，土壤作为农业系统的主体，其长期可持续发展也成为了全球关注的一个重大问题。有机物料是农业生产中重要的物质基础，是农业生产中的重要肥源。统计显示每年都会有大量的有机物料产生并应用于土壤^[2]。有机物料的施用可以改善土壤基本性质，从而提高土壤生产力，并且有机物料自身的特殊性质使其成为污染土壤修复的重要物质之一。因此，利用有机物料进行农业生产既是农业自身物质和能量的循环，又是净化人类环境、进行资源再利用的有效途径，实现了经济、生态和社会效益的统一。

1.2 主要有机物料及其性质

1.2.1 秸秆

我国是世界秸秆产量大国，每年产生约7亿吨农作物秸秆，并且秸秆产量也在增长^[3]。当前我国秸秆资源化技术虽然呈现多元化发展，包括肥料、饲料、燃料、工业原料等多种利用途径，但有效利用率较低。同时我国每年被丢弃的秸秆约有上亿吨，随之流失的还有大量氮、磷、钾等营养元素，这些养分进入地表水会导致水体的富营养化^[4]。此外，秸秆就地焚烧也带来诸多问题，如造成产生火灾危险、大气污染、损失土壤养分等^[5]。随着人们对资源高效利用和环境保护的日益重视，农作物秸秆资源的多元化利用受到世界各国的普遍关注。因此，如何科学合理的处理和利用秸秆对发展可持续农业具有重要的意义。

土壤是作物生长的基础，土壤中的各种养分元素是作物生长发育的必要条件。秸秆中储存着大量的有机物质、N、P、K和微量元素。秸秆还田能有效缓解我国土壤N、P、K的协同关系，弥补磷、钾肥的不足，向作物的生长供给了充足的营养物质，同时也不断提升作物吸收土壤养分的有效性^[6]。秸秆可通过直接、过腹或堆积腐熟等方式还田。小麦秸秆还田水稻地的研究表明，秸秆还田可明显改善土壤的理化性质，提高土壤养分水平，增加土壤有机质的含量，增强土壤酶活性等^[7]。

1.2.2 生物炭

生物质炭是在完全或部分缺氧条件下，以及相对较低的温度下经热解炭化产生的一种含碳量极丰富的、性质稳定的物质，如以作物秸秆、木屑、动物粪便等为原材料生产的生物炭^[8]。生物质炭的主要元素组成为C（67.8%-86.8%）、O（10.6%-26.6%）、H（1.2%-2.9%）等^[9]，其次是灰分，包括钾、钠、钙、镁、硅等^[10]。生物质炭是由各种复杂各异的含碳物质组成的有机整体，其中烷烃和芳香化结构是生物质炭最主要的组成结构^[11]。生物质炭表面多孔性特征显著，具有大量的孔洞，空隙大小不一，小到纳米，大到微米，生物质炭这种孔洞结构有利于土壤微生物的生长。生物质炭容重小，吸水、气能力强，且带有大量的表面负电荷以及高电荷密度的特性，能形成电磁场^[12]。主要基团包括羧基、酚烃基、羰基、内酯、吡喃酮、酸酐等，构成了生物炭良好的吸附特性，能吸附水、土壤或沉积物中的无机离子及极性或非极性有机化合物^[13]。