不同原料生物质炭与铁基生物质炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究

发布时间：2020-09-03 16:09

　　 近年来,地下水中NO_3~--N浓度增加异常迅速,其中一个重要原因是农业上过度地使用氮肥,同时磷肥施用过量后,较难移动的磷也会存在淋溶损失风险,从而污染地下水,造成水体富营养化。因此,寻求一种有效的方法防止氮磷养分淋失已经迫在眉睫。本实验选用玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳为原料,在400℃、500℃、600℃、700℃的热解温度下制备生物炭,研究了生物炭的产率、元素组成、红外光谱、电镜分析,通过吸附实验确定生物炭的最佳炭化温度为500℃,选用500℃炭化的生物炭制备最佳改性炭,因为生物炭表面含有大量的负电荷,易与阴离子产生静电互斥,改性后的生物炭含有较多的阳离子能与含负电荷的阴离子结合,从而提高吸附能力。同时通过吸附动力学、吸附等温实验和土柱淋溶实验,研究生物炭和改性炭对硝态氮和磷的吸附作用,以及生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失的影响。实验主要的研究结果如下:1.随着炭化温度从400℃升高到700℃,三种生物炭的产率都逐渐下降,C-BC产率从34.34%下降至24.88%,W-BC产率从32.43%下降至22.76%,P-BC产率从36.83%下降至25.76%;生物炭的含C量逐渐升高,N、H、O的含量逐渐降低。2.借助SEM、FTIR等仪器表征生物炭和改性炭的结构和官能团。SEM照片显示改性炭表面更加粗糙,含有大量的附着物。改性前后的生物炭官能团种类大体相同,出现了Fe的特征吸收峰,主要为Fe-OH和Fe-O。3.炭化温度为500℃时,三种生物炭对磷的吸附能力最强;铁炭比值为0.7是玉米秸秆和小麦秸秆生物炭的最佳改性条件,铁炭比值为0.56是花生壳生物炭的最佳改性条件。4.生物炭和改性炭对硝态氮和磷的吸附更符合准二级动力学,说明生物炭和改性炭对氮磷吸附过程以化学吸附为主,物理吸附为辅。生物炭和改性炭对硝态氮和磷的吸附特征符合Langmuir吸附方程,C-BC、W-BC、P-BC对磷的理论最大吸附量分别为1.723 mg/g、1.660 mg/g、1.265 mg/g,MC-BC、MW-BC、MP-BC对磷的理论最大吸附量分别为16.062 mg/g、15.550 mg/g、12.133 mg/g,生物炭由改性前不吸附硝态氮变成改性后MC-BC、MW-BC、MP-BC的最大吸附量分别为2.561 mg/g、2.414 mg/g、1.287 mg/g。5.淋溶实验中空白组与三种材料原状粉末隔离层处理的淋溶液中氮磷含量差异不显著,说明粉末隔离层对氮磷养分的吸附能力较弱,添加生物炭和改性炭处理的淋溶液中氨氮、硝态氮、磷的含量都显著降低,玉米秸秆生物炭和改性炭对于减少土壤无机氮磷淋失效果最好,C-BC和MC-BC硝态氮的淋失量分别显著降低39.49%和67.36%,磷的淋失量分别显著降低66.05%和83.40%,氨氮的淋失量分别显著降低了43.60%和68.63%。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S153;S141

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘霞娇;段亚峰;叶莹莹;肖霜霜;张伟;王克林;;耕作扰动对喀斯特土壤可溶性有机质及其组分迁移淋失的影响[J];生态学报;2018年19期

2 王凡;屈忠义;李昌见;贾斌;孙贯芳;;生物炭对砂壤土氮素淋失的影响试验研究[J];灌溉排水学报;2017年07期

3 张庆玉;雷建容;张冀;杨玉敏;阳路芳;罗付香;庞良玉;涂仕华;陈春秀;张奇;林超文;;钾在四川省4种典型土壤中的淋失特征[J];西南农业学报;2015年06期

4 张大庚;栗杰;刘慧;贺云龙;;施磷肥对土壤中钙素淋失特征的影响[J];河南农业大学学报;2016年05期

5 赵营;张学军;罗健航;陈晓群;冀宏杰;张维理;;施肥对设施番茄-黄瓜养分利用与土壤氮素淋失的影响[J];植物营养与肥料学报;2011年02期

6 李学平;石孝均;;模拟条件下农田磷素渗漏淋失特征研究[J];环境科学与技术;2010年03期

7 卜玉涛;毛昆明;张发明;;土壤氮素淋失研究进展[J];现代农业科技;2010年16期

8 温江丽;李久生;赵伟霞;栗岩峰;;土壤空间变异对水氮淋失和产量影响的模拟研究[J];排灌机械工程学报;年期

9 马心灵;朱启林;赵胜利;龙光强;汤利;;不同种植模式粮田土壤氮素淋失的研究进展[J];土壤通报;2015年06期

10 胡宏祥;汪玉芳;陈祝;刘晶;徐启荣;马友华;王闵;;秸秆还田配施化肥对黄褐土氮磷淋失的影响[J];水土保持学报;2015年05期

相关会议论文 前10条

1 宁建凤;操君喜;邹献中;杨少海;陈勇;;不同氮肥品种和用量对油麦菜生长及土壤氮淋失的影响[A];全国农业面源污染综合防治高层论坛论文集[C];2008年

2 李学平;李甲亮;石孝均;;水旱轮作条件下磷素渗漏淋失特征及对地下水体的影响[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第一卷）[C];2009年

3 焦军霞;杨文;李裕元;彭福元;鲁耀雄;崔新卫;盛良学;;有机-无机肥料配施对亚热带稻田氮磷淋失特征的影响[A];农业环境与生态安全——第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2013年

4 曹兵;李新慧;邹国元;张琳;张毅飞;;聚合物包衣尿素对降低夏玉米生长期间土壤硝酸盐淋失的影响[A];《氮素循环与农业和环境》专辑——氮素循环与农业和环境学术讨论会论文集[C];2001年

5 武雪萍;闫鹏;王小彬;蔡典雄;吴会军;张彦才;李若楠;王丽英;查燕;张建君;庄严;赵全胜;谢晓红;;水氮用量对黄瓜季土壤硝态氮淋失的影响[A];面向未来的土壤科学（下册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

6 余泺;高明;王子芳;;施氮对可变电荷土壤铵态氮淋失特征的影响[A];面向未来的土壤科学（下册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

7 李虎;王立刚;邱建军;;DNDC模型在农田氮素渗漏淋失中的应用[A];第五届中国青年生态学工作者学术研讨会论文集[C];2008年

8 李华;傅庆林;林义成;李凝玉;郭彬;丁能飞;刘琛;;不同含量DMPP对稻田土壤无机氮淋失的影响[A];面向未来的土壤科学（下册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

9 胡春胜;程一松;李晓欣;;太行山前平原农田生态系统中硝态氮的淋失研究[A];《氮素循环与农业和环境》专辑——氮素循环与农业和环境学术讨论会论文集[C];2001年

10 杨玉红;康宗利;邹德乙;;腐殖酸肥料保肥性能的研究[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集（面向农业与环境的土壤科学专题篇）[C];2004年

相关重要报纸文章 前3条

1 ;积造粪肥必须掺土[N];吉林农村报;2009年

2 赵春年;夏季温室如何管[N];山西科技报;2000年

3 ;安全施用含氯肥[N];云南科技报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 杨学云;长期施肥条件下X土磷素累积与淋失研究[D];西北农林科技大学;2004年

2 赵长盛;武汉城郊菜地土壤氮素的转化与淋失研究[D];华中农业大学;2009年

3 崔敏;武汉城郊菜地生态系统硝酸盐淋失机制及其调控研究[D];华中农业大学;2012年

4 刘汝亮;宁夏引黄灌区稻田氮素淋失特征与过程控制研究[D];中国农业科学院;2013年

5 侯森;京郊设施农田土壤水氮淋失模拟与评价[D];中国农业大学;2016年

6 孙美;华北平原作物产量与土壤氮素淋失对灌溉施肥的响应模拟[D];中国农业大学;2014年

7 马军花;传递函数模型的发展和农田尺度下硝态氮淋失的数值预报[D];中国农业大学;2004年

8 王丽梅;作物冠层氮素淋溶及影响因素研究[D];西北农林科技大学;2012年

9 董一威;茄田土壤硝态氮累积及淋失规律研究[D];中国农业科学院;2012年

10 王代长;酸化土壤中养分离子的淋失机理及金属离子的反应动力学[D];华中农业大学;2003年

相关硕士学位论文 前10条

1 王静;不同原料生物质炭与铁基生物质炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究[D];山东农业大学;2018年

2 许晓光;亚热带地区四种典型土地利用模式下的氮磷淋失特征研究[D];西安建筑科技大学;2013年

3 王永生;宁夏黄灌区农田有机质对土壤硝态氮淋失量的影响研究[D];中国农业科学院;2011年

4 易时来;稻-麦/油轮作体系中氮素淋失与利用研究[D];西南农业大学;2005年

5 魏松庆;不同养分管理条件下紫色土氮素淋失研究[D];西南大学;2010年

6 闫鹏;不同水氮管理下日光温室黄瓜季氮素淋失研究[D];首都师范大学;2012年

7 赵广;紫色土坡耕地溶解态氮淋失的时空分布特性研究[D];重庆大学;2014年

8 徐淑波;济南引黄灌区农田氮素淋失特征研究[D];济南大学;2016年

9 杨文;亚热带小流域土壤氮磷空间格局及淋失风险研究[D];湖南师范大学;2015年

10 孙棋棋;棕壤斥水性时空变异特征及其对氮素淋失过程的影响[D];山东师范大学;2014年

本文编号：2811662