生物炭和环保酵素联合对盐碱土改良效果的研究

发布时间：2020-04-17 07:15

【摘要】：土壤盐碱化是限制农业生产的一个重要影响因素,目前内蒙古地区土壤盐碱化问题突出,导致了土壤板结、土地贫瘠、粮食产量低下,严重制约内蒙古地区农业的发展。因此,对当地盐碱土进行改良具有重要意义。本文以玉米秸秆、胡麻秸秆生物炭和环保酵素为原料,采用室内土壤培养试验研究其对盐碱土的改良效果。通过对生物炭理化性质分析、生物炭和环保酵素单施、配施对盐碱土壤理化性质的影响分析,及其对生菜生物量的影响分析,确定生物炭和环保酵素对盐碱土改良的可行性分析及最佳改良方案的确定。同时,通过相关性分析和主成分分析探讨盐碱化土壤盐碱指标与肥力指标的关联性以及两者联合配施的互补增效作用,论文主要研究结果如下:生物炭施入土壤后,对降低土壤pH和碱化度(ESP),4%的玉米生物炭BS_2和4%的胡麻生物炭BF_2处理改良效果无显著性差异;对土壤水溶性有机碳(DOC)有显著改良效果,且BS_2对土壤降低效果优于BF_2,降幅达62.50%;添加不同材料制备的生物炭后盐碱土壤中有机质、有效磷和速效钾含量具有相同的变化趋势,土壤中养分含量增加幅度明显,以4%的胡麻生物炭BF_2的改良效果最好,有机质、速效钾和有效磷平均比对照分别增加了63.40%、50.45%和68.91%;与环保酵素GE相比,加入生物炭对盐碱土壤的阳离子交换量提高幅度大,最高增加到27.64 cmol_·kg~(-1),达到了很好的固肥保肥水平。而随着培养时间的增加,环保酵素表现出更好降低土壤盐碱化指标的作用,其中GE_1处理的土壤pH、ESP值、电导率(EC)和交换性Na~+含量,最高降幅分别达17.51%、41.43%、42.50%和26.67%,其效果比生物炭显著(P0.05),对土壤养分含量也有一定程度的提高,其中水溶性有机碳含量也有提高。试验还发现生物炭和环保酵素的配施对土壤pH值、EC值、DOC值、ESP值改良效果更明显,且显著降低了土壤Mg~(2+)和SO_4~(2-)两种盐分离子的含量,降幅分别达33.08%和43.30%,增加了盐分K~+和Ca~(2+)含量,增加了25.14%和17.79%。室内盆栽试验表明生物炭和环保酵素配施对生菜生长具有促进作用,生菜的平均株高增幅达31.37%~31.86%,优于单施效果。相关性分析和主成分分析表明生物炭和环保酵素对盐碱土的改良都具有可行性,同时将两者配施可以互补增效,更好的改良盐碱土。本研究结果为生物废弃物的资源化利用和内蒙古地区盐碱化土壤的改良提供了理论依据。
【图文】：

SEM图像,SEM图像

- 14 -图 3.1 BS 和 BF 的 SEM 图像由图 3.1 所示，胡麻秸秆在碳化前可以较清晰的看到薄壁组织和维管束等组织碳化后，一部分原有生物质易挥发、不稳定结构在碳化过程中热解消失，留下非晰的炭架结构，这种多微孔结构对提高胡麻秸秆生物炭表面积及吸附力都会产生影响；玉米秸秆在碳化前表面结构较杂乱，炭架结构不太清晰，而在碳化后表现显清晰的主体炭架结构，孔隙结构十分丰富；总体上看，生物炭在碳化后，原有结构均得到了完整保留，，且在碳化以后所形成的炭架结构更为清晰、明显，同时丰富的孔隙结构，这种结构特征，对生物炭应用具有重要实际意义。

谱图,FTIR谱,生物炭

图 3.2 BS 和 BF 的 FTIR 谱图结1）从对生物质炭化前后的微观结构扫描来看，生物质原有骨架结较为完好的保留。炭化后具有明显、清晰的多微孔炭架结构，生物隙结构，使其具备了比表面积大、吸附力强等特性，施入土壤后生隙结构可以带走更多交换性 Na+，且生物炭的孔隙结构降低水分壤对溶液中移动性很强和容易淋失养分元素的吸附能力，具有一定善土壤持水能力改善土壤结构。2）玉米秸秆、胡麻秸秆经过低温热解制备的生物炭存在大量的有OH 和-OH 等含氧活性基团。丰富的官能团在碱性条件下带有负电阳离子基团，是很好的阳离子吸附剂，使土壤碱化度降低。3）两种生物炭均含有对作物生长有利的一些矿质元素，碳含量相
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S156.4

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