生物质炭输入对土壤团聚体分布及有机碳组分的影响

发布时间：2017-05-20 11:07

  本文关键词：生物质炭输入对土壤团聚体分布及有机碳组分的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物质炭指生物质在完全无氧或限氧条件下经高温热解炭化后产生的一类高度芳香化固态物质,被认为是增加土壤碳吸存和改善土壤理化性质的一种重要途径。但生物质炭的结构性质由于其制备原料、制备温度及制备条件的不同而有所不同。因此本研究以小麦秸秆为原料在不同温度(300、400、500和600℃)条件下制备生物质炭,利用元素分析仪、傅立叶变换红外光谱仪和热重分析仪对不同温度制备的生物质炭的元素含量、表面官能团及热稳定性进行分析,探究制备所需生物质炭的最佳温度条件。同时,本研究将不同温度制备的生物质炭施入土壤进行室内培养并以苹果枝条为原料制备的生物质炭以不同水平(10,20,30 t·hm-2)施入果园土壤,以探究二者对土壤团聚体特征及有机碳组分的影响。本研究通过干筛法和湿筛法获得不同级别的机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体,分析各级别团聚体含量及团聚体稳定性,同时测定土壤有机碳及活性碳组分(微生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳)含量并分析其相关关系,为全面了解生物质炭对黄土高原土壤质量改良方面的生态环境效应及其农业应用提供一定的科学依据。主要研究结果如下:1.随着热解温度的升高,生物质炭的含碳量增加(50.27-65.68%),而氢、氧、氮及酸性官能团的含量不断降低,热稳定性增强。碱性官能团含量随着热解温度的升高先升高后降低,在BC500处达到最大(0.39 mmol?g-1)。2.室内培养实验表明,X土中施用不同温度制备的生物质炭后,0.25 mm团聚体含量和MWD显著增加,0.25 mm团聚体含量和PAD、ELT显著降低。随着培养时间的增加,2 mm团聚体呈现增加趋势,不同处理间以500℃形成的2 mm大团聚体最多,300℃最少。3.一年的果园试验表明,施用由苹果枝条制备的生物质炭主要减少了黑垆土5-8 mm、0.25 mm团聚体含量,增加了1-2 mm、2-5 mm团聚体含量,其中1-2 mm团聚体含量增加幅度最大,且随着生物质炭的用量显著增加。添加生物质炭显著增加了黑垆土团聚体中有机碳含量,其中对1-2 mm团聚体有机碳提高幅度最大,达70%以上。4.施用生物质炭显著提高土壤有机碳及各土壤活性碳组分(微生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳)含量,且随着施用量的增加土壤有机碳及各活性碳组分含量均呈增加趋势。不同温度制备的生物质炭中,以500℃制备的生物质炭对土壤有机碳含量的提高幅度最大,高达184.29%,对各活性碳组分的提高作用均表现为300℃400℃500℃600℃。土壤有机碳与土壤微生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳呈显著或极显著相关关系。
【关键词】：生物质炭 团聚体 有机碳 活性碳 黑垆土 X土
【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】：2016
【分类号】：S153.6
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第一章 文献综述13-21
• 1.1 研究背景与意义13
• 1.2 国内外研究进展13-18
• 1.2.1 生物质炭的基本特性13-14
• 1.2.2 生物质炭对土壤理化性质的影响14
• 1.2.3 生物质炭对土壤团聚体的影响14-16
• 1.2.4 生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响16-18
• 1.3 研究目的和意义18-19
• 1.4 研究内容19-20
• 1.5 技术路线20-21
• 第二章 材料与方法21-25
• 2.1 室内模拟试验供试土壤概况和材料21
• 2.1.1 试验土壤基本性质21
• 2.1.2 生物质炭的制备21
• 2.1.3 试验设计与样品采集21
• 2.2 大田试验供试土壤概况和材料21-23
• 2.2.1 试验地自然条件21-22
• 2.2.2 生物质炭22
• 2.2.3 试验处理22
• 2.2.4 土样采集22-23
• 2.3 生物质炭与土壤样品测定方法23-24
• 2.3.1 生物质炭的测定23
• 2.3.2 土壤团聚体分级及稳定性评价23
• 2.3.3 土壤有机碳及其活性组分的测定23-24
• 2.4 数据统计及分析24-25
• 第三章 不同热解温度制备的生物质炭的结构性质25-30
• 3.1 热解温度对生物质炭的性质及结构的影响25-28
• 3.1.1 生物质炭的元素构成25-26
• 3.1.2 不同温度下制备的生物质炭的红外光谱图及表面官能团特征26-27
• 3.1.3 不同温度下制备生物质炭的热重分析27-28
• 3.2 讨论28-29
• 3.3 小结29-30
• 第四章 生物质炭对土壤团聚体分布及其稳定性的影响30-39
• 4.1 不同温度制备的生物质炭对土壤团聚体的影响30-33
• 4.1.1 不同温度制备的生物质炭对土壤水稳性团聚体分布的影响30-32
• 4.1.2 不同温度制备的的生物质炭对土壤团聚体稳定性的影响32-33
• 4.2 不同施用水平的生物质炭对土壤机械稳定性团聚体的影响33-36
• 4.2.1 不同施用水平及调节pH前后的生物质炭对土壤机械稳定性团聚体的影响33-35
• 4.2.2 不同施用水平及调节pH前后的生物质炭对土壤团聚体稳定性的影响35
• 4.2.3 不同施用水平及调节pH前后的生物质炭对土壤团聚体中有机碳的影响35-36
• 4.3 讨论36-38
• 4.4 小结38-39
• 第五章 生物质炭对土壤有机碳及其活性组分的影响39-50
• 5.1 生物质炭对土壤有机碳的影响39-41
• 5.1.1 不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳的影响39-40
• 5.1.2 不同施用水平及调节pH前后的生物质炭对土壤有机碳的影响40-41
• 5.2 生物质炭对土壤活性碳组分的影响41-45
• 5.2.1 不同温度制备的生物质炭对土壤活性碳组分的影响41-43
• 5.2.2 不同施用水平及调节pH前后的生物质炭对土壤活性碳组分的影响43-45
• 5.3 生物质炭对土壤活性有机碳组分分配的影响45-47
• 5.3.1 不同温度制备的生物质炭对土壤活性有机碳组分分配的影响45-46
• 5.3.2 不同施用水平及调节pH前后的生物质炭对土壤活性有机碳组分分的影响46-47
• 5.4 土壤中活性有机碳组分与总有机碳的相关关系47
• 5.4.1 培养试验土壤中活性有机碳组分与总有机碳的相关关系47
• 5.4.2 大田试验土壤中活性有机碳组分与总有机碳的相关关系47
• 5.5 讨论47-49
• 5.6 小结49-50
• 第六章 主要结论和有待进一步研究的问题50-52
• 6.1 主要结论50-51
• 6.1.1 不同热解温度制备的生物质炭的结构性质50
• 6.1.2 生物质炭对土壤团聚体分布及其稳定性的影响50-51
• 6.2 创新点51
• 6.3 有待进一步研究的问题51-52
• 参考文献52-59
• 附录59-60
• 致谢60-61
• 作者简介61

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