灰漠土施用含硅矿渣对谷类作物产量和品质的影响及其作用机制

论文摘要

[目的]为了提高固体废弃物利用率和增加固体废弃物的利用途径,让固体废弃物变废为宝。本文选取几种不同的工业废弃物（高炉水淬钢渣、铜镍矿渣和粉煤灰）和一种化学肥料硅酸钠进行盆栽试验。将几种工业废弃物经过机械加工和处理后施用于碱性石灰性土壤,通过不同浓度梯度的盆栽试验,研究工业固体废弃物和硅酸钠对水稻和玉米土壤环境、光和参数、生长、产量和品质的影响以及他们的残效作用,为工业废弃物作为农业应用即作为硅肥或土壤添加剂提供依据,同时也为进一步开展工业废弃物在石灰性土壤上农业应用与推广提供理论依据。[方法]在温室采用盆栽的方法研究了不同浓度梯度高炉水淬钢渣（0、1.0、2.0、4.0、8.0 g·kg-1）,铜镍矿渣（0、1.0、2.0、4.0、8.0 g·kg-1）、粉煤灰（0、1.5、3.0、6.0、10.0 g·kg-1）、的废弃物和硅酸钠（0、0.5、1.0、1.5、2.0 g·kg-1）对水稻和玉米土壤环境、光和参数、生长、产量和品质的影响。水稻品种为秋田39,玉米品种为SC-704.土壤为灌耕灰漠土。[结果]1)施用高炉水淬钢渣、铜镍矿渣、粉煤灰和硅酸钠,增加水稻土壤pH值和电导率,其残效作用也增加水稻土壤的pH值和电导率,但是高炉水淬钢渣,铜镍矿渣、粉煤灰在高浓度条件下土壤pH值趋于稳定,并不随废弃物量的增加而增加。对于硅酸钠而言土壤pH值和电导率则随硅酸钠施用量的增加而增加。2)施用高炉水淬钢渣前期降低玉米土壤pH值而后期增加土壤pH值,增加玉米土壤电导率。施用铜镍矿渣和粉煤灰增加玉米土壤的pH值,而降低土壤的电导率。施用硅酸钠增加玉米土壤的pH值和电导率。3)施用高炉水淬钢渣,铜镍矿渣和硅酸钠可以提高土壤有效硅的含量和供应量,增加土壤有效硅的积累量。而施用粉煤灰可以提高土壤有效硅的供应量和增加土壤有效硅的积累量。4)施用高炉水淬钢渣,铜镍矿渣、粉煤灰和硅酸钠可以减少水稻叶夹角,促进水稻植株直立挺拔。增加花期水稻叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,减少水稻叶片胞间二氧化碳浓度。5)施用高炉水淬钢渣,铜镍矿渣和粉煤灰对玉米叶夹角影响不明显,而施用硅酸钠增加玉米叶夹角。6)施用高炉水淬钢渣增加玉米叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,减少玉米叶片胞间二氧化碳浓度；但其残效作用对玉米叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率没有显著影响。施用铜镍矿渣和粉煤灰增加玉米叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,但铜镍矿渣的残效作用对玉米叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率没有显著影响,而3.0和6.0 g·kg-1粉煤灰的残效作用还可以增加玉米叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率。7)高炉水淬钢渣增加水稻体内铁、锰等元素的含量,增加水稻地上部镍、铁、锰、铅、磷、钠、镁、钾、等元素的积累量；施用铜镍矿渣增加水稻体内钙的含量,增加水稻地上部硒、镍、铁、锰、磷、镁、钙、钾等元素积累量；施用粉煤灰增加水稻体内铁、锰、钙等元素含量,增加水稻地上部镍、铁、锰、磷、钙、等元素的积累量；施用硅酸钠增加水稻体内磷、钠等元素的含量,增加水稻地上部锌、磷、钠等元素的积累量。8)高炉水淬钢渣增加玉米体内硒、铁、锰、磷等元素含量,增加玉米地上部硒、钼、锌、铁、锰、磷、钠、铬、镉、镁、铅、铜、镍、钾等元素的积累量；铜镍矿渣增加玉米体内硒、锰、铜、镍、铁、铝、磷等元素的含量,增加玉米地上部硒、钼、铜、铁、锰、磷等元素的积累量；粉煤灰增加玉米体内硒的含量和积累量；硅酸钠增加玉米茎秆内硒、锌、锰、磷、钠等元素的含量。9)施用高炉水淬钢渣可以促进水稻生长,增加水稻株高、分蘖数、穗长、穗重、千粒重、地上部干物质量和产量；其残效作用还可以增加水稻分蘖数、千粒重、地上部干物质量和产量。施用铜镍矿渣可以促进水稻生长,增加水稻株高、分蘖数、穗长、穗重、千粒重、地上部干物质量和产量；其残效作用还可以增加水稻分蘖数、千粒重、地上部干物质量和产量。但是高浓度可以抑制水稻生长,降低水稻产量。施用粉煤灰可以促进水稻生长,增加水稻株高、千粒重、地上部干物质量和产量；其残效作用对水稻生长没有显著影响。施用硅酸钠可以促进水稻生长,增加水稻株高、千粒重、地上部干物质量和产量；其残效作用对水稻生长也有显著影响。10)施用高炉水淬钢渣可以减少玉米株高,增加地上部干物质量。其残效作用可以增加玉米地上部干物质量和产量。施用铜镍矿渣可以减少玉米株高,增加地上部干物质量。其残效作用可以增加玉米地上部干物质量和产量。施用10.0 g·kg-1粉煤灰可以减少玉米株高,地上部干物质量和产量。施用硅酸钠可以降低玉米株高,施用硅酸钠可以促进玉米生长发育增加玉米地上部干物质量和产量（0.5 g·kg-1硅酸钠除外）。11)高炉水淬钢渣增加水稻淀粉的含量;但其的残效作用可以增加水稻蛋白质的含量；铜镍矿渣增加水稻蛋白质含量,减少水稻淀粉含量和含水量;其残效作用增加水稻蛋白质的含量,但是对水稻含水量和淀粉含量没有影响；粉煤灰增加水稻含水量和蛋白质含量,减少水稻淀粉含量；其的残效作用增加水稻淀粉的含量,但是对水稻含水量和蛋白质（除10.0 g·kg-1）含量没有影响；硅酸钠增加水稻含水量和蛋白质含量,减少水稻淀粉含量；其残效作用还可以增加水稻含水量和蛋白质含量,减少水稻淀粉含量。[结论]1)干旱区半干旱区石灰性土壤土壤有效硅缺乏,应当予以补充。2)在干旱区半干旱区石灰性土壤上施用硅肥可以增加作物产量。3)这些工业废弃物经过加工可以作为硅肥或土壤添加剂用于农业生产。4)高炉水淬钢渣、铜镍矿渣、粉煤灰、硅酸钠在生产中推荐用量分别为：2.0g·kg-1、1.0g·kg-1、3.0g·kg-1、0.5g·kg-1。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 2的排放与固定'>1.2.1 温室效应和CO₂的排放与固定
• 1.2.2 矿渣的研究现状
• 1.2.3 粉煤灰的研究现状
• 1.2.4 硅及硅肥的研究现状
• 1.3 课题研究目的
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 研究思路与材料方法
• 2.1 实验设计
• 2.2 材料
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 土壤有效硅的测定
• 2.3.2 土壤pH值和电导率的测定
• 2.3.3 植株光合参数的测定
• 2.3.4 植株各器官干重的测定
• 2.3.5 植株体内元素含量的测定
• 2.3.6 水稻品质的测定
• 2.4 数据处理
• 第三章 高炉水淬钢渣对作物生长、产量和养分吸收的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 实验设计
• 3.1.3 测定方法和数据处理
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 高炉水淬钢渣及其残效对土壤pH值和电导率的影响
• 3.2.2 高炉水淬钢渣及其残效对土壤有效硅含量的影响
• 3.2.3 高炉水淬钢渣及其残效对作物叶夹角和光合参数的影响
• 3.2.4 高炉水淬钢渣及其残效对作物元素含量和积累的影响
• 3.2.5 高炉水淬钢渣及其残效对作物生长和产量的影响
• 3.2.6 高炉水淬钢渣及其残效对水稻品质的影响
• 3.3 讨论与小结
• 3.3.1 讨论
• 3.3.2 小结
• 第四章 铜镍矿渣对作物生长、产量和养分吸收的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 实验设计
• 4.1.3 测定方法和数据处理
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 铜镍矿渣及其残效对土壤pH值和电导率的影响
• 4.2.2 铜镍矿渣及其残效对土壤有效硅含量的影响
• 4.2.3 铜镍矿渣及其残效对作物叶夹角和光合参数的影响
• 4.2.4 铜镍矿渣及其残效对作物元素含量和积累的影响
• 4.2.5 铜镍矿渣及其残效对作物生长和产量的影响
• 4.2.6 铜镍矿渣及其残效对水稻品质的影响
• 4.3 讨论与小结
• 4.3.1 讨论
• 4.3.2 小结
• 第五章 粉煤灰对作物生长、产量和养分吸收的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 实验设计
• 5.1.3 测定方法和数据处理
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 粉煤灰及其残效对土壤pH值和电导率的影响
• 5.2.2 粉煤灰及其残效对土壤有效硅含量的影响
• 5.2.3 粉煤灰及其残效对作物叶夹角和光合参数的影响
• 5.2.4 粉煤灰及其残效对作物元素含量和积累的影响
• 5.2.5 粉煤灰及其残效对作物生长和产量的影响
• 5.2.6 粉煤灰及其残效对水稻品质的影响
• 5.3 讨论和小结
• 5.3.1 讨论
• 5.3.2 小结
• 第六章 轻质硅酸钠对作物生长、产量和养分吸收的影响
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 材料
• 6.1.2 实验设计
• 6.1.3 测定方法和数据处理
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 轻质硅酸钠及其残效对土壤pH值和电导率的影响
• 6.2.2 轻质硅酸钠及其残效对土壤有效硅含量的影响
• 6.2.3 轻质硅酸钠及其残效对作物叶夹角和光合参数的影响
• 6.2.4 硅酸钠及其残效对作物元素含量和积累的影响
• 6.2.5 轻质硅酸钠及其残效对作物生长和产量的影响
• 6.2.6 硅酸钠及其残效对水稻品质的影响
• 6.5 讨论和小结
• 6.5.1 讨论
• 6.5.2 小结
• 第七章 主要结论及展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 建议及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师评阅表