混合基生物炭的制备及其土壤改良固碳作用研究

发布时间：2020-05-25 17:13

【摘要】：随着各种不合理的人类活动对土壤的影响日益加强,土壤退化问题已经成为制约农业可持续发展的重要因素。土壤退化降低了土地生产力,引起作物减产,并加剧温室效应,引起水土流失,甚至会造成环境污染。选择适宜的土壤改良剂来改善退化土壤的特性是目前亟待解决的重要问题。已有的研究结果证实,生物炭可以有效地改善土壤的理化性质和土壤微生物活性,增加土壤有机碳和土壤养分,同时也可减少土壤有机碳和养分的淋出,促进植物生长发育。此外,污水处理过程中产生的大量剩余污泥的合理处置与利用也是目前一个世界性的难题。因此,本研究以KOH为活化剂,以污泥和秸秆为原材料,制备了秸秆污泥混合基生物炭(Sewage Sludge Cornstalk based Biochar,SCBC),采用黑麦草(Lolium perenne L)作为受试植物通过盆栽试验(120d)研究了其对植物生长的影响。本文主要研究了:(1)按照秸秆和污泥不同混合比制备的混合基生物炭在比表面积、微孔数量,重金属含量等特性的差异;(2)通过测定黑麦草的七日发芽率、生物量和叶绿素含量等来分析了污泥秸秆混合基活性炭对植物生长的影响;(3)污泥秸秆混合基活性炭对土壤理化性质、速效养分含量、各种土壤有机碳含量和土壤酶活性的影响;此外,也研究了污泥秸秆混合基活性炭对土壤中氮磷、有机碳和重金属含量以及淋溶液的体积等淋溶特性的影响。通过上述研究,本文主要得到如下研究结论:(1)混合基生物炭具有较大比表面积和微孔数量,其中SCBC30的数值最高,具有最大的吸附潜力。各组混合基生物炭的pH和亚甲基蓝吸附值没有显著的差异,重金属含量均符合农用标准。(2)混合基生物炭能明显促进植物的生长发育。与对照组相比,黑麦草的七日发芽率、生物量和叶绿素含量均显著提高。施加了4%的SCBC30后,发芽率达到93.3%,增加了23.53%。黑麦草的根部生物量和绿色部分生物量均显著提高,且根部生物量所占比例明显增大。(3)混合基生物炭显著改善了土壤的性质。其中,土壤阳离子交换量、总氮总磷,总有机碳、易氧化碳和水溶性有机碳含量都随着施加量的增加而增加。而速效氮磷所占比例、土壤酶活性和微生物量碳都在3%或者4%的施加量时取得最大值。(4)在淋溶试验中,生物炭有效的减少了淋溶液的体积,减少土壤水分的流失。淋溶液中的氮磷含量、有机碳含量和重金属含量都有所减少,表明生物炭的施加能够减少有机碳和养分的流失,并能够钝化重金属。本文的研究结果证实,作为土壤改良剂,以剩余污泥和秸秆混合物为原料制备的污泥秸秆混合基生物炭对土壤性质具有显著的改良作用,可促进植物的的生长。且研究结果表明,综合考虑,SCBC30在施加量为3%的时候,对土壤的改良效果是最显著的。
【图文】：

技术路线图,生物炭,混合基,淋溶试验

（4）采用淋溶试验的方式，研究混合基生物炭对土壤环境的影响。通过对积、氮磷含量和有机碳含量的测定，判断混合基生物炭对降水条件下土壤环，讨论其影响机制。通过研究淋溶试验中重金属的含量，预测混合基生物炭壤环境中镉、铜、铅的可能途径，进而判断其对重金属归趋的影响，为评价物炭的环境风险性提供理论指导的依据。创新点（1）采用污泥和秸秆混合物制备生物炭作为土壤改良剂，提高有机碳含量，了污泥直接农用产生的危害，为污泥的绿色处置提供新途径。（2）通过探讨污泥基活性炭对植物生长、土壤特性以及土壤环境的影响，证秸秆混合基活性炭可显著改善土壤特性，可以作为有效的土壤改良剂。技术路线

流程图,生物炭,混合基,污泥

混合基生物炭的制备及其土壤改良固碳作用研究等草食性动物冬、春理想青饲和青贮饲料。由于黑麦草生长快，适应性好，，因此被选为模式植物。2.2 方法2.2.1 污泥基生物炭的制备将污泥在室温下风干后，使用粉碎机进行粉碎，并过 80 目的网筛。过筛后的干燥粉末在干燥器中保存，以防止受潮。按照不同的质量比来混合玉米秸秆和污泥粉末，然后将混合物用 3 ml·L-1KOH 按照 1:4 的浸渍比在室温下活化 24 小时。活化后的混合物在气氛炉中以 5 ℃·min-1的增温速率到达 800℃，保持一个小时后降温。冷却后的活性炭用 0.3 mol·L-1的稀盐酸和去离子水进行反复清洗。按照混合原料中玉米秸秆的质量比，相应的污泥秸秆混合基生物炭被命名为 NCBC、SCBC10、SCBC30 和SCBC50。在进行相应的物理和化学分析后，干燥储存，用作下一步的盆栽试验。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S156

【参考文献】