小麦秸秆生物碳对土壤呼吸和氮转化过程的影响分析

发布时间：2020-11-03 20:30

　　 生物碳主要是以农作物秸秆经限氧裂解制备的性质稳定、结构复杂的富碳固体。由于其丰富的官能团和微孔结构,可以吸附土壤和水体中的重金属和有机污染物,被用于土壤和水体的环境修复。另外。由于其特殊的物理、化学性质和结构特性,生物碳常被用做土壤改良剂来增加土壤碳汇、改善土壤的理化特性和相关的土壤活动进程,比如:提升土壤pH值、抑制土壤温室气体释放和影响土壤氮转化等。但是关于生物碳对土壤碳氮转化过程影响的研究还十分少。此外,生物碳在土壤中老化后对土壤碳氮转化影响的报道更是鲜有见著。本文以小麦秸秆为生物质来源,制备了不同裂解温度的生物碳并进行了以下研究:生物碳分别加入土壤或灭菌土壤、不同氧化程度生物碳加入土壤、生物碳氧化前后分别和氮肥联合加入土壤对其呼吸作用、反硝化作用、总硝化作用速率以及土壤中气态氮氧化物释放速率的影响。主要结论如下:(1)小麦秸秆生物碳的理化和结构特性与制备时的裂解温度紧密相关,随着裂解温度的升高pH值和灰分含量上升、产率下降、芳香碳含量增加且孔隙扩张发育,结构更加清晰完整。(2)生物碳对土壤的作用过程受土壤微生物的影响。低温(≤200℃)裂解的生物碳会降低土壤的pH,而较高温度(≥400℃)裂解的生物碳能提升土壤的pH,并促进土壤呼吸作用速率的提升、抑制土壤硝化作用、反硝化作用速率。这种促进或抑制作用,较高温度生物碳的表现更加强烈。在灭菌土壤中,生物碳的施入,呼吸作用、硝化作用、反硝化作用没有明显变化。(3)氧化后的生物碳碱性效应降低,施入土壤后对土壤的pH影响也表现为降低的趋势。温度高于400℃裂解制备的生物碳氧化后仍能提升土壤的pH值,氧化24小时和48小时后的300℃的生物碳仍然能促进土壤呼吸;600℃和700℃氧化生物碳能明显降低土壤硝化作用、反硝化作用速率和气态氮氧化物的释放速率。(4)生物碳施入土壤能缓解由于施肥造成的土壤通气性下降,WS500、WS600、WS700都能明显提升施肥土壤的呼吸速率并抑制气态氮氧化物的释放;WS600、WS700可以促进土壤中有机氮的积累。低温(≤300℃)裂解的生物碳与氮肥联合会促进土壤的硝化和反硝化作用,而较高温度(≥400℃)裂解的生物碳和氮肥共同施用则显著抑制土壤的硝化和反硝化作用。生物碳氧化24小时后其对施肥土壤的影响作用虽有所降低,但依然能抑制施肥土壤的气态氮氧化物释放,OWS600仍能提升土壤中的有机氮含量。
【学位单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S154
【部分图文】：

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密性检测合格后保存数据文件设置开始进入自动测量。测量结束后输入千土重，??由线性回归分析拟合出测定过程中土壤总硝化速率、反硝化速率和呼吸速率的平??均值和瞬时值，如图１－２所示。??ＣｏｎｌｉｇｋＪｉａｂｏｎ?ｊ?Ｔ?ｃｔｍｒＭｔｃｉｒ?ｃｏｎｄｂｏｎｓ?｜?Ｗｏ?！?Ｓｐｅｏｔｉ?（＞？＞？（？？？？：?；?Ｃｏｒｆ炉ａｈｏｎ?ｆ?ｔｍｒ＾ｈｏｒ．?ｚｏｎｊｈｏｍ?！?Ｉｒｉｏ?｜?ＳｐｅｏｉｌｐａｉａｗｗＯｎ?

?９．５９??生物碳的灰分含量是指生物碳在氧气充足的条件下，过９００°Ｃ的高温充分燃??烧的无机残留物。由图２－１可知，与产率相反，生物碳的灰分含量随着裂解温度??的升高而升高。是由于小麦秸秆生物质本身的灰分含量是一定的，随着生物碳制??备温度升高，生物质中有机质被逐渐分解，生物碳的产量下降，相对的灰分含量??就增加了。??１００?１???９０－?产率??＼?？灰分??８０－?＼??＾?７０－?＂，??系?－??＾?６０－?、??＾?■?＼??、、?、??－＾４０－??３０：?卞——??２０－??—??１０?－?參??ｎ?？??Ｕ?ｉ?ｌ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｌ??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００??裂解温度（°Ｃ）??图２－１小麦秸秆生物碳产率、灰分与裂解温度的关系??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｙｉｅｌｄ，?ａｓｈ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ｏｆ?ｗｈｅａｔ?ｓｔｒａｗ?ｂｉｏｈａｒ?ｗｉｔｈ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??２．３．２生物碳ｐＨ值??小麦秸秆生物碳的ｐＨ值随制备裂解温度的变化关系如图２－１所示，具体数??值见表２－２。如图所示，３０（ＴＣ以上的生物碳呈碱性，当裂解温度小于２００°Ｃ时ｐＨ??值低于７．０。裂解温度对生物碳ｐＨ值影响较大
【参考文献】

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本文编号：2869064