1、生物質炭在無土栽培中的應用研究姓名：李秀麗姓名：李秀麗指導教師：李貴桐指導教師：李貴桐 副教授副教授合作指導教師：林啟美合作指導教師：林啟美 教授；趙小蓉教授；趙小蓉 副教授副教授 2014.5.281 1 12 2 23 3 34 4 4 研究背景研究背景 育苗基質中的應用育苗基質中的應用 栽培基質中的應用栽培基質中的應用 原因與建議原因與建議目錄目錄WWW.1PPT.COM 幻燈片素材草炭土有機廢棄物型化學性質不穩定，不利于養分的精確調控管理；且常含有各種病菌。巖棉長期依靠荷蘭、日本進口，成本較高；且不容易分解，長期使用會影響環境。分布不均勻，運輸成本較高；為不可再生資源，長期使用會影響生

2、態平衡。尋找優良的草炭土替代基質，是發展我國設施無土栽培農業亟待解決的問題。一隨著現代化的發展，我國蔬菜需求量逐年增加，預計到隨著現代化的發展，我國蔬菜需求量逐年增加，預計到2020年將達年將達到到5.9億億噸。土地資源被占用、破壞、污染，無土栽培將會是未來蔬噸。土地資源被占用、破壞、污染，無土栽培將會是未來蔬菜生產的主要方式。我國無土栽培菜生產的主要方式。我國無土栽培90%90%以上是以基質栽培的形式進行。以上是以基質栽培的形式進行。研究背景研究背景許多研究表明：生物許多研究表明：生物質炭可以改良土壤性質炭可以改良土壤性質；促進作物增產。質；促進作物增產。理論上可行理論上可行實際效果？實際效

3、果？ 降低成本，綠色降低成本，綠色環保，經濟和社會環保，經濟和社會效益顯著。效益顯著。物理性質優良，物理性質優良， 化化學性質穩定；不含學性質穩定；不含或很少含有微生物，或很少含有微生物，不含病菌。不含病菌。生物質原料取材廣泛、價生物質原料取材廣泛、價格低廉，我國每年燃燒的格低廉，我國每年燃燒的秸稈超過秸稈超過2億噸；將顯著降億噸；將顯著降低基質的使用成本。低基質的使用成本。研究背景研究背景1.1.生物質炭是否可以直接替代草炭土？技術措施？生物質炭是否可以直接替代草炭土？技術措施？2.2.如果不可以，有哪些潛在利用性？怎么改良？如果不可以，有哪些潛在利用性？怎么改良？本論文要解決本論文要解決的

4、核心問題的核心問題技術路線圖技術路線圖 葉菜類葉菜類（油麥菜）（油麥菜） 生物質炭在無土栽培中的應用生物質炭在無土栽培中的應用栽培基質栽培基質不同炭加入不同炭加入量、不同養量、不同養分供應分供應根菜類根菜類（蘿卜）（蘿卜）不同原料、溫不同原料、溫度生物質炭度生物質炭大粒種子大粒種子（西瓜）（西瓜）小粒種子小粒種子（番茄）（番茄） 基質、幼苗和蔬菜指標測定，分析結基質、幼苗和蔬菜指標測定，分析結果，獲得育苗缽配方，建立生物質炭栽果，獲得育苗缽配方，建立生物質炭栽培基質的蔬菜栽培技術。培基質的蔬菜栽培技術。育苗基質育苗基質試驗一試驗一 生物質炭在育苗基質中的應用生物質炭在育苗基質中的應用l 處理：

5、處理： 分為大粒(西瓜)和小粒(番茄)種子兩組，每組設置5個處理，如下表所示；每處理用1個育苗盤，50穴重復； 育苗時間為40天。編號編號處理方法處理方法CK草炭：蛭石：珍珠巖草炭：蛭石：珍珠巖 = 2:1:1YM-400400玉米炭玉米炭：蛭石：珍珠巖：蛭石：珍珠巖 = 2:1:1YM-700700玉米炭玉米炭：蛭石：珍珠巖：蛭石：珍珠巖 = 2:1:1ZL-400400紫莖澤蘭炭紫莖澤蘭炭：蛭石：珍珠巖：蛭石：珍珠巖 = 2:1:1ZL-700700紫莖澤蘭炭紫莖澤蘭炭：蛭石：珍珠巖：蛭石：珍珠巖 = 2:1:1注：上表中的比例均指體積比。生物質炭生物質炭C(%)N(%)P(%)K(%)p

6、HEC(mS/cm)400玉米炭玉米炭56.90 c1.49 a0.37 c1.01 d9.31 c3.59 d700玉米炭玉米炭71.21 a1.20 b0.52 b1.50 c9.69 b4.36 c400紫莖澤蘭炭紫莖澤蘭炭64.90 b0.81 c0.51 b3.36 b9.68 b5.65 b700紫莖澤蘭炭紫莖澤蘭炭71.86 a0.70 d0.66 a3.94 a9.74 a7.56 a生物質炭的理化性質生物質炭的理化性質 試驗中試驗中4種生物質炭均由實驗室馬弗爐無氧高溫裂解制得，由上表可知：種生物質炭均由實驗室馬弗爐無氧高溫裂解制得，由上表可知：1.生物質炭的生物質炭的C含量都

7、很高，均在含量都很高，均在55%以上，且隨制備溫度的升高含量增加；以上，且隨制備溫度的升高含量增加；2.生物質炭呈強堿性，生物質炭呈強堿性，pH都在都在9.0以上，且隨制備溫度升高堿性增強；以上，且隨制備溫度升高堿性增強；3.從兩種生物質原料的差異性來看：紫莖澤蘭炭的全從兩種生物質原料的差異性來看：紫莖澤蘭炭的全K約為玉米炭的約為玉米炭的2.53倍、倍、 EC值約為玉米炭的值約為玉米炭的1.5倍左右。倍左右。注：表中a、b、c、d表示同一指標的差異達到顯著水平（p0.05）。不同育苗基質的理化性質不同育苗基質的理化性質基質種類基質種類容重容重(g /cm3)pHEC(mS/cm)速效速效 N(

8、mg/kg)速效速效 P(mg/kg)速效速效 K(mg/kg)CK0.34 a7.67 d2.50 d148 a670 b4515 cYM-4000.26 d8.25 c2.97 c63 b684 b9994 bYM-7000.26 d8.35 c3.07 b76 b766 a10493 bZL-4000.28 c9.08 b3.16 a67 b758 a14312 aZL-7000.30 b9.63 a3.05 b67 b752 a13648 a注：表中a、b、c、d表示同一指標的差異達到顯著水平（p0.05）。 由上表可知：由上表可知：1.生物質炭基質均呈強堿性，尤其是紫莖澤蘭炭基質，生

9、物質炭基質均呈強堿性，尤其是紫莖澤蘭炭基質，pH均在均在9.0以上；以上；2.從養分方面來看，生物質炭基質寡從養分方面來看，生物質炭基質寡N、富、富K：生物質炭基質的速效：生物質炭基質的速效N含量僅占含量僅占草炭土的草炭土的1/2，而速效鉀為草炭土的，而速效鉀為草炭土的23倍。倍。總之，與草炭土相比，生物質炭基質呈強堿性，速效總之，與草炭土相比，生物質炭基質呈強堿性，速效N含量低，速效含量低，速效K含量高。含量高。育苗前后基質養分的變化育苗前后基質養分的變化- -速效速效N060120180CKYM-400YM-700ZL-400ZL-700育苗前番茄育苗后西瓜育苗后由上圖可知：由上圖可知：1

10、.番茄、番茄、西瓜西瓜育苗后，育苗后，草炭土基質速效草炭土基質速效N降低幅度為降低幅度為23%、34%，生，生物質炭基質以物質炭基質以YM-400降低最多，幅度為降低最多，幅度為10%。2.育苗后生物質炭基質速效育苗后生物質炭基質速效N降低幅度小于草炭土基質。降低幅度小于草炭土基質。即即生物質炭對生物質炭對速效氮有強烈的吸附作用，可以減少速效氮的淋洗損失。速效氮有強烈的吸附作用，可以減少速效氮的淋洗損失。23%34%10%abcbaca aaabbabb速效速效N（mg/kg）育苗前后基質養分的變化育苗前后基質養分的變化- -速效速效P4006008001000CKYM-400 YM-700Z

11、L-400ZL-700育苗前番茄育苗后西瓜育苗后由上圖可知：由上圖可知：育苗前后基質速效磷變化規律較復雜。總體來說，育苗前后基質速效磷變化規律較復雜。總體來說，育苗后育苗后草炭土基質的草炭土基質的速效磷含量均顯著增加，而生物質炭基質速速效磷含量均顯著增加，而生物質炭基質速P含量或增加或降低含量或增加或降低。cbabababaaabbaa速效速效P（mg/kg）育苗前后基質養分的變化育苗前后基質養分的變化- -速效速效K050001000015000CKYM-400 YM-700 ZL-400ZL-700育苗前番茄育苗后西瓜育苗后育苗后各處理基質速效育苗后各處理基質速效K K含量均顯著降低，且生

12、物質炭基質的降低含量均顯著降低，且生物質炭基質的降低幅度大于草炭土基質。原因：一方面是植物吸收利用，另一方面幅度大于草炭土基質。原因：一方面是植物吸收利用，另一方面是水分管理過程中速效是水分管理過程中速效K K隨水被淋洗。隨水被淋洗。babcabcabbbb baa速效速效K（mg/kg）番茄育苗效果番茄育苗效果基質種類基質種類株高株高(cm)單株鮮重單株鮮重(g)葉綠素葉綠素含量含量根系活力根系活力(mg/kg)CK10.71 a0.66 a36.91 a144.83 aYM-4009.88 b0.50 b29.14 b38.97 bYM-7008.84 c0.47 c27.22 c22.7

13、1 cZL-4008.45 d0.45 d28.45 c17.43 cZL-7006.85 e025 e19.32 d8.06 d由上表可知：由上表可知：草炭土基質所育番茄苗的株高、單株鮮重、葉綠素草炭土基質所育番茄苗的株高、單株鮮重、葉綠素含量、根系活力均顯著高于生物質炭基質番茄苗；含量、根系活力均顯著高于生物質炭基質番茄苗；生物質炭基質中，育苗效果優劣依次為生物質炭基質中，育苗效果優劣依次為YM-400、YM-700、ZL-400、ZL-700。注：表中a、b、c、d表示同一指標的差異達到顯著水平（p0.05）。草炭土的育苗效果草炭土的育苗效果優于生物質炭基質優于生物質炭基質玉米炭的育苗效

14、果優玉米炭的育苗效果優于紫莖澤蘭炭，低溫于紫莖澤蘭炭，低溫度生物質炭育苗效果度生物質炭育苗效果優于高溫度生物質炭優于高溫度生物質炭西瓜育苗效果西瓜育苗效果基質種類基質種類單株鮮重單株鮮重(g)葉綠素葉綠素含量含量根系活力根系活力ug/(gh)CK1.42 e51.30 a11.98 aYM-4001.82 b40.37 b7.05 bYM-7001.94 a37.17 c5.36 cZL-4001.60 d37.51 c5.35 cZL-7001.72 c33.78 d4.01 d 由上表可知：由上表可知： 從鮮重來看，玉米炭基質所育西瓜苗的鮮重最高；而從葉綠素含量、從鮮重來看，玉米炭基質所育

15、西瓜苗的鮮重最高；而從葉綠素含量、根系活力來看，與番茄苗類似，均表現為草炭土基質最高。即不同生根系活力來看，與番茄苗類似，均表現為草炭土基質最高。即不同生物質炭基質育苗效果為：物質炭基質育苗效果為：YM-400基質的育苗效果最好，其次為基質的育苗效果最好，其次為YM-700和和ZL-400基質，基質，ZL-700基質育苗效果最差。基質育苗效果最差。與番茄類似，育苗效與番茄類似，育苗效果優劣依次為果優劣依次為CK、YM-400、YM-700、ZL-400、ZL-700幼苗養分含量幼苗養分含量- -全全N0102030CKYM-400 YM-700 ZL-400 ZL-700西瓜苗0153045C

16、KYM-400 YM-700 ZL-400 ZL-700番茄苗由上圖可知：由上圖可知：草炭土所育幼草炭土所育幼苗中的全苗中的全N含量含量最高，這與上文提到的草炭土的速效最高，這與上文提到的草炭土的速效N含量最高相一致；含量最高相一致；ZL-700所育幼苗的全所育幼苗的全N含量最低，可能是因為高含量最低，可能是因為高pH值抑制了幼苗正常生長；后者番茄、西瓜苗的全值抑制了幼苗正常生長；后者番茄、西瓜苗的全N 含量分別占到前者含量分別占到前者的的1/2、2/3。abbccdabccbd全全N（mg/g）04812CKYM-400 YM-700 ZL-400 ZL-700番茄苗04812CKYM-40

17、0 YM-700 ZL-400 ZL-700西瓜苗幼苗養分含量幼苗養分含量- -全全P由上圖可知：由上圖可知：幼苗中的全幼苗中的全P含量隨基質種類變化規律與全含量隨基質種類變化規律與全N含量類似：草炭土所育含量類似：草炭土所育苗的全苗的全P含量最高含量最高，ZL-700所育苗的最低。后者番茄、西瓜的全所育苗的最低。后者番茄、西瓜的全P含量含量分別占到前者的分別占到前者的3/4、1/2。abdcd abbcd全全P（mg/g）0100200300CKYM-400 YM-700 ZL-400 ZL-700西瓜苗0100200300CKYM-400 YM-700 ZL-400 ZL-400番茄苗幼苗

18、養分含量幼苗養分含量- -全全K由上圖可知：由上圖可知：幼苗中全幼苗中全K K含量隨基質種類變化趨勢與全含量隨基質種類變化趨勢與全N N、全、全P P不同。表現為：紫不同。表現為：紫金澤蘭炭基質所育幼苗的全金澤蘭炭基質所育幼苗的全K含量最高，這與上文提到的紫莖澤蘭含量最高，這與上文提到的紫莖澤蘭炭基質的速效炭基質的速效K K含量最高相一致。含量最高相一致。cddbaccdba全全K（mg/g）試驗試驗 1 結論結論n與草炭土相比，與草炭土相比，生物質炭基質呈生物質炭基質呈強堿性，速效強堿性，速效N含含量僅為草炭土的量僅為草炭土的1/2、速效、速效K含量含量約為草炭土的約為草炭土的23倍。倍。n

19、生物質炭基質的生物質炭基質的育苗效果劣于草育苗效果劣于草炭土；玉米炭優炭土；玉米炭優于紫莖澤蘭炭，于紫莖澤蘭炭，400/1h生物質炭生物質炭優于優于700/1h生物生物質炭質炭。n潛在利用性潛在利用性:生物生物質炭可以促進基質炭可以促進基質中速效質中速效K含量的含量的增加；同時對速增加；同時對速效效N有強烈的吸附有強烈的吸附作用，可以減它作用，可以減它的淋洗損失。的淋洗損失。未經處理的生物質炭育苗效果不理想，未經處理的生物質炭育苗效果不理想，但有其潛在利用性。但有其潛在利用性。生物質炭育苗基質根系纏生物質炭育苗基質根系纏繞性良好，可以成形，直繞性良好，可以成形，直接應用于實際生產。接應用于實際

20、生產。試驗二試驗二 生物質炭在栽培基質中的應用生物質炭在栽培基質中的應用Text編號編號處理方法處理方法O-CK有機肥培養土有機肥培養土O-1/3BC有機肥有機肥1/3生物質生物質炭炭O-1/2BC有機肥有機肥1/2生物質生物質炭炭IN-CK無機肥無機肥培養土培養土IN-1/2BC無機肥無機肥1/2生物質炭生物質炭l 處理：處理： 分為蘿卜和油麥菜兩組，每組設5個處理；有機肥采用豆餅和雞糞混勻，無機肥采用尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀混合；油麥菜種4茬，蘿卜種2茬。生物質炭：蛭石：珍珠巖生物質炭：蛭石：珍珠巖1:1:11:1:1生物質炭：蛭石：珍珠巖生物質炭：蛭石：珍珠巖2:1:12:1:1不同栽培基

21、質的理化性質不同栽培基質的理化性質基質種類基質種類pHEC(mS/cm)速效速效 N(mg/kg)速效速效 P(mg/kg)速效速效 K(mg/kg)O-CK6.83 d2.91b656 b169 bc1698 dO-1/3BC8.65 c1.31 c107 c185 bc2731 cO-1/2BC8.94 b1.35 c105 c257 b3833 bIN-CK6.98 d5.00 a2295a153 c3663 bIN-1/2BC9.25 a3.29 b471 b382 a6956 a由上表可知：由上表可知：與培養土相比，生物質炭基質均呈堿性，與培養土相比，生物質炭基質均呈堿性，pH都在都

22、在8.50以上；以上；EC值和速效值和速效N含量低，其中生物質炭基質的速效含量低，其中生物質炭基質的速效N含量僅為培養土的含量僅為培養土的1/61/5;生物質炭基質速效生物質炭基質速效P和和K較高，較高，O-1/2BC、IN-1/2BC基質的速基質的速P含量分別為含量分別為O-CK、IN-CK基質的基質的1.5倍、倍、3.4倍，倍， O-1/2BC、IN-1/2BC基質的速基質的速K含量分別為含量分別為O-CK 、IN-CK基質的基質的2.3倍、倍、2.1倍。倍。油麥菜和蘿卜的產量油麥菜和蘿卜的產量作物種類作物種類油麥菜產量油麥菜產量(kg.畝畝-1)蘿卜產量蘿卜產量基質種類基質種類1茬茬2茬

23、茬3茬茬4茬茬1茬茬2茬茬O-CK394170481581566423O-1/3BC18589375741357705O-1/2BC9957226306210457IN-CK890001956IN-1/2BC10179404531268670由上表可知：由上表可知：CK-Y所種油麥菜和蘿卜的產量最高；隨著所種油麥菜和蘿卜的產量最高；隨著生物質炭加入量的增加，產量減少；生物質炭加入量的增加，產量減少；3種生種生物質炭基質所種蔬菜的產量由高低依次為：物質炭基質所種蔬菜的產量由高低依次為：O-1/3BC、IN-1/2BC、O-1/2BC。IN-CK基質的速效基質的速效N、EC值過高引起了植物燒值過高

24、引起了植物燒苗；而苗；而IN-1/2BC基質對基質對速效氮有強烈吸附作用速效氮有強烈吸附作用而避免了這種傷害。而避免了這種傷害。油麥菜和蘿卜的單株鮮重油麥菜和蘿卜的單株鮮重作物種類作物種類油麥菜單株鮮重油麥菜單株鮮重(g)蘿卜蘿卜(g)基質種類基質種類1茬茬2茬茬3茬茬4茬茬1茬茬2茬茬O-CK10.731.466.888.6123.9057.57O-1/3BC5.040.983.602.7515.6228.78O-1/2BC2.690.582.121.438.8719.28IN-CK2.430001.346.84IN-1/2BC2.740.853.302.2411.3230.39由上表可知：

25、由上表可知：油麥菜和蘿卜單株鮮重隨基質種類的變化與產量一致，對照培養土油麥菜和蘿卜單株鮮重隨基質種類的變化與產量一致，對照培養土的最高，的最高，隨著生物質炭加入量的增加，鮮重減少；隨著生物質炭加入量的增加，鮮重減少；3種生物質炭基種生物質炭基質所種蔬菜的鮮重由高低依次為：質所種蔬菜的鮮重由高低依次為： O-1/3BC、IN-1/2BC、O-1/2BC 。硝酸鹽含量硝酸鹽含量080016002400O-CKO-1/3BCO-1/2BC IN-1/2BC蘿卜060012001800O-CKO-1/3BC O-1/2BC IN-1/2BC油麥菜由上圖可知：由上圖可知：培養土的硝酸鹽含量最高，即培養土

26、的硝酸鹽含量最高，即生物質炭能顯著降低生物質炭能顯著降低蔬菜的蔬菜的硝酸鹽含量硝酸鹽含量；油麥菜、蘿卜的硝酸鹽含量僅油麥菜、蘿卜的硝酸鹽含量僅草炭土草炭土的的3167%、4472%。原因：生物質炭對速效原因：生物質炭對速效N的強烈吸附造成氮素供應水平的差異；生物的強烈吸附造成氮素供應水平的差異；生物質炭能顯著提高基質中的速效質炭能顯著提高基質中的速效K含量含量,而而K可以促進植物體內硝酸鹽的可以促進植物體內硝酸鹽的同化作用，從而減少累積量。同化作用，從而減少累積量。abcdabcb60%31%67%72%72%45%硝酸鹽（硝酸鹽（mg/kg）試驗試驗 2 結論結論n與培養土相比，與培養土相比

27、，生物質炭基質呈生物質炭基質呈強堿性；強堿性；EC值較值較低；速效低；速效N含量低含量低、速效、速效P和速效和速效K含量高。含量高。n有機養分有機養分-培養土培養土的產量最高，的產量最高，無無機養分機養分-培養土的培養土的最低；有機最低；有機-1/3生生物質炭產量最高物質炭產量最高、無機、無機-1/2炭次之炭次之，有機，有機-1/2炭生物炭生物質產量最低質產量最低。n生物質炭基質能生物質炭基質能顯著降低油麥菜顯著降低油麥菜和和蘿卜的硝酸鹽蘿卜的硝酸鹽含量。含量。降低油麥降低油麥菜和蘿卜的幅度菜和蘿卜的幅度分別為分別為3167%、4472%。未經處理的生物質炭基質的產量較培養土未經處理的生物質炭

28、基質的產量較培養土的低，但可顯著降低蔬菜的硝酸鹽含量。的低，但可顯著降低蔬菜的硝酸鹽含量。WWW.1PPT.COM第一PPT PPT模板 PPT素材免費下載未經處理的生物質炭不是未經處理的生物質炭不是理想的草炭土替代基質，理想的草炭土替代基質，它的育苗栽培效果不理想。它的育苗栽培效果不理想。1潛在利用性潛在利用性: 提高基質速效提高基質速效K含量，減少速效含量，減少速效N淋洗損失；淋洗損失；提高蔬菜中全提高蔬菜中全K含量，降低含量，降低硝酸鹽含量。硝酸鹽含量。2核心問題原因分析原因分析原因分析 1.生物質炭基質的高生物質炭基質的高pH值抑制了植物正值抑制了植物正常生長。本試驗中生物質炭基質的常生長。本試驗中生物質炭基質的pH值均值均在在8.50以上，而適宜植物的范圍是以上，而適宜植物的范圍是5.57.0。2. 低氮水平供應。低氮水平供應。一方面是生物質炭基質對一方面是生物質炭基質對速效氮的強烈吸附，另一方面高速效鉀含量造成速效氮的強烈吸附，另一方面高速效鉀含量造成養分不平衡加劇了氮素缺乏。養分不平衡加劇了氮素缺乏。3.生物質炭中含有一些不明的有機物生物質炭中含有一些不明的有機物質，抑制植物的正常生長。質，抑制植物的正常生長。pH值較低的玉米炭的育值較低的玉米炭的育苗效果優于紫莖澤蘭炭，苗效果優于紫莖澤蘭炭，尤其是尤其是7