生物炭对设施菜地土壤氮素缓控效应研究

发布时间：2018-03-01 14:02

  本文关键词： 生物炭 铵态氮 吸附 理化性质 Biolog-Eco　出处：《内蒙古师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：氮素作为植物生长发育必须的营养元素,在过去的几十年里施用氮肥已经成为提高粮食产量的重要因素。土壤中的氮素经过挥发、淋溶、地表径流等方式,流失到大气土壤和水体中对于农田环境以及人们的生产生活产生了极大的影响。因此,使土壤中氮素的淋失减少对于土壤中肥料利用率的提升以及农业生态环境的改善具有积极的意义。以花生壳为原料,低氧热解(300℃)制备生物炭,采用浓度梯度法,研究了花生壳生物炭对铵态氮(NH4+-N)的吸附特性,并从热力学及动力学角度探讨其吸附机制及影响因素,采用盆栽试验,结合土壤理化性分析方法及Biolog平板法研究了潮土中施用载氮生物炭对土壤肥力与微生物功能多样性的影响。所得研究结果如下：一、生物炭对铵态氮的吸附性能随溶液NH4+-N初始浓度增加,花生壳生物炭吸附NH4+-N的量增加,当初始浓度接近500 mg·L-1时,吸附趋于平衡,常态下(25℃,pH值=7±0.3)最大吸附量为25.47 mg·g-1。Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合花生壳生物炭对NH4+-N等温吸附数据,但Langmuir方程回归系数较高,更适宜拟合其等温吸附行为,表明吸附是以单层吸附为主导,同时伴随一定的多层吸附。花生壳生物炭对NH4+-N的吸附约30 min达到吸附平衡,伪二级动力学方程能较好地描述NH4+-N在生物炭表面的吸附动态；随生物炭投加量的增加,其吸附NH4+-N的量下降,在NH4+-N初始浓度100mg·L-1吸附体系中,其适宜投加量为12 g·L-1,最大吸附率达40%。生物炭吸附NH4+-N的量随溶液pH值升高而增加,pH5时,吸附量维持在较低水平,pH值=6-8时,吸附量增加,且稳定在较高水平,pH值8时,吸附量大幅度提高。可见,NH4+-N初始浓度、生物炭投加量及吸附体系pH值是影响生物炭吸附性能的重要因素。二、生物炭的生物毒性效应生物炭基质对于小麦的萌发、生根、发芽、生物量的增长具有促进作用；生物炭浸提液对于小麦的萌发具有明显的抑制作用,对于小麦根、芽的生长具有促进作用；土壤浸提液对于小麦的生长发育具有明显的抑制作用。三、载氮生物炭对土壤理化性质的影响土壤中施加生物质炭时其理化性质高于单施氮肥时的土壤理化性质,且显著高于不施生物质炭+不施氮肥的土壤。四、载氮生物炭对土壤微生物功能多样性的影响不同施加生物炭措施中,C2(单施氮肥)处理的AWCD值最高,土壤微生物群落对底物碳源的利用能力显著高于其他处理。C4(6.6g/kg生物炭与氮肥混合)与C6(13.3g/kg生物炭与氮肥混合)处理下AWCD值最低,说明其土壤微生物群落代谢活性最低,碳源利用能力最弱,C3(3.3g/kg生物炭与氮肥混合)处理活性相对较高。综合来说,施用生物炭使土壤中微生物种类减少,优势种群更加分散,这样不利于土壤微生物多样性的保持。生物质炭施用显著影响了土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性。
[Abstract]:Nitrogen, as a necessary nutrient for plant growth and development, has become an important factor in increasing grain yield in the past few decades. Nitrogen in soil has been volatilized, leached, and runoff. Loss into the atmosphere, soil and water has a great impact on the farmland environment and people's production and life. The reduction of nitrogen leaching in soil is of positive significance for the improvement of fertilizer utilization efficiency and the improvement of agro-ecological environment. Biocharcoal was prepared by using peanut shell as raw material and low oxygen pyrolysis at 300 鈩，

本文编号：1552220