施用生物炭对冬小麦生长及土壤水溶性有机碳的影响

发布时间：2020-04-23 06:20

【摘要】：生物炭是在缺氧或厌氧条件下,经高温裂解产生的一种木炭。近年来在改良土壤、减缓全球温室效应、修复土壤重金属污染等方面表现出很大潜能,成为环境科学与工程方面科学家的研究热点。生物炭还田还可以促进植物生长、增大土壤水溶性有机碳含量。生物炭的制备过程不精密,它的制造过程会浓缩重金属,产生多环芳烃等有毒性有机物,附着在生物炭进入农田土壤中。因此较高浓度的生物炭可能造成作物的减产和土壤污染。生物炭的施入能提高土壤DOC含量,促进土壤污染物的解吸,被生物炭吸附的污染物可能带入水体,造成更大的污染。生物炭短期内在土壤中的作用明显,但随着时间推移,生物炭本身性质可能改变,对土壤的正向效应也可能发生改变。因此,通过探究生物炭的剂量-毒性效应,以及长期施用对土壤水溶性有机碳的影响,可以更好的为生物炭的农田施用提供理论依据。本研究通过生物炭浸提液浸种、小麦盆栽试验和生物炭长期定位试验,设置不同提取温度和不同生物炭剂量,分析植物在不同时期的生长情况,如发芽率、叶绿素含量和MDA含量,以及不同时期土壤水溶性有机碳的含量、DOC的组分变化和荧光参数变化,得出以下结论:(1)两种生物炭(果树枝条和锯末)浸提液中DOC浓度随生物炭用量和温度的增加而增大。不同的提取温度下生物炭溶出物中DOM组分不同。溶出物的分子量受温度和生物炭用量影响较小,整体表现为果树枝条生物炭锯末生物炭。果树枝条和锯末生物炭溶出物浸种后,两种生物炭处理12 h前抑制小麦种子发芽,24 h后不再抑制。两种生物炭溶出物均能促进小麦芽长和根的生长。(2)添加生物炭后,小麦地上部分和根系生物量降低,叶片叶绿素浓度降低,MDA浓度升高,土壤DOC明显增大,芳香化程度升高。种植0 d、30 d、44 d后土壤DOM的主要荧光组分有三种且相同:UVC类腐殖酸、土壤富里酸、类色氨酸。DOM主要以陆源和自生源为主,且腐殖程度低。高浓度生物炭提高了土壤可降解度。生物炭添加量越多,土壤颜色越深,土壤反射率越低。(3)添加生物炭后土壤细菌不同,在第1天生物炭含量越高,微生物群落数越小,第6天时不同生物炭浓度处理间,微生物菌落总数无明显差别,但均低于对照处理。不同生物炭用量对微生物多样性的影响不同,不同浓度处理间表现出明显差异。3%生物炭提高了土壤微生物群落多样性。(4)施用生物炭短期内可增大土壤碳含量,但施用5年后,施用生物炭的土壤DOC含量与刚加入时相似。生物炭添加量越高,初始的土壤分子量越大,但不同年限间的分子量差异越小。土壤腐殖化程度不高。外源输入为DOM的主要贡献。加入生物炭后没有出现新组分。土壤DOM的组分含量会随着生物炭使用年限变化,但与对照相比,小分子物质的减少缓慢。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.11;S153.6

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