蛭石改性对水稻秸秆生物炭稳定性的影响

发布时间：2020-11-04 07:12

　　 生物炭具有的高度稳定性,是其能够广泛的应用于农业环境领域的关键因素。矿物改性处理能够对生物炭的稳定性起到调控作用,但目前相关研究较少,相应调控机理尚不十分清楚。本文以水稻秸秆为生物质原料,在不同炭化温度和蛭石改性条件下制备得到一系列生物炭,通过H/C原子比、热稳定性、碳素氧化损失率、碳素持留率对生物炭稳定性进行综合评估,利用实验室培养试验研究了水稻秸秆生物炭和蛭石改性水稻秸秆生物炭在红壤、水稻土中的短期降解行为及其变化规律,得到了以下主要研究结果:(1)炭化温度的升高提高了水稻秸秆生物炭的pH(5.56~10.5)、芳香化程度和热重分析剩余质量(24.6%~67.2%),降低了生物炭的碳素持留率(75.6%~51.9%)、碳素氧化损失率(51.8%~2.43%)和H/C原子比(1.36~0.60),增加了矿质元素总量,减少了含氧官能团数量;蛭石改性处理提高了水稻秸秆生物炭的得率(55.5%~34.5%提高到68.6%~46.6%)、碳素持留率(75.6%~51.9%提高到84.7%~63.0%)、芳香化程度、热重分析剩余质量(24.6%~67.2%提高到56.7%~81.4%)和碳素氧化损失率(51.8%~2.43%提高到58.0%~2.03%),降低了生物炭的H/C原子比(1.36~0.60降低到1.27~0.51),增加了矿质元素总量,维持了含氧官能团的数量。(2)土壤类型对土壤C变化量、土壤H/C变化量的影响大于水分条件;水分条件对水稻土中H/C变化量的影响大于红壤;干旱红壤、淹水红壤中土壤C变化量较大,土壤H/C变化量较小,表明不同温度制备的水稻秸秆生物炭及蛭石改性水稻秸秆生物炭在红壤中稳定性优于水稻土。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S141
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 生物炭概述
        1.1.1 生物炭的起源与概念
        1.1.2 生物炭的理化性质
        1.1.3 生物炭的固碳减排功能
        1.1.4 生物炭的农业环境效益
    1.2 生物炭的稳定性
        1.2.1 生物炭稳定性机制
        1.2.2 影响生物炭稳定性的主要因素
        1.2.3 生物炭稳定性评价指标
    1.3 矿物改性对生物炭稳定性的影响
        1.3.1 矿物改性增强生物炭稳定性
        1.3.2 矿物改性减弱生物炭稳定性
    1.4 研究的意义与目的
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
第二章 蛭石改性对生物炭稳定性的影响
    2.1 前言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 材料
        2.2.2 生物炭制备
        2.2.3 生物炭分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 pH、灰分及元素分析
        2.3.2 矿质元素含量
        2.3.3 生物炭得率及碳素持留率
        2.3.4 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
        2.3.5 碳素损失率
        2.3.6 热重分析（TGA）
    2.4 本章小节
第三章 蛭石改性对生物炭在土壤中短期降解行为的影响
    3.1 前言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试验设计
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 旱地、淹水条件下土壤C含量的变化
        3.3.2 蛭石改性条件下土壤C含量的变化
        3.3.3 不同土壤类型条件下土壤C含量的变化
        3.3.4 旱地、淹水条件下土壤H/C原子比的变化
        3.3.5 蛭石改性条件下土壤H/C原子比的变化
        3.3.6 不同土壤类型条件下土壤H/C原子比的变化
        3.3.7 土壤类型和水分条件的主成分分析
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 研究结论
    4.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间取得的研究成果

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本文编号：2869798