生物炭和保水剂对矸石土壤基质水分特征和酶活性的影响

发布时间：2020-10-20 07:25

　　 西北干旱区水资源匮乏,且排矸场新构土体保水保肥能力差,制约了生态恢复的进程。为探讨生物炭和保水剂对矸石土壤基质水分特征和酶活性变化的影响,采用土壤培养试验,设置13个处理,分别为不添加生物炭和交联-聚丙烯酰胺保水剂的空白对照(CK),四个生物炭处理BI1、BI2、B13、B14(生物炭的添加质量比例为1%、2%、4%、8%),四个保水剂处理CLP1、CLP2、CLP3、CLP4(保水剂的添加质量比例为0.01%和0.02%、0.04%、0.08%),四个生物炭和保水剂混合添加处理BC1、BC2、BC3、BC4。研究结果如下:(1)添加了生物炭的矸石土壤基质的土壤容重显著降低,土壤含水量、土壤有机质以及易氧化碳含量随着生物炭添加比例的增加而增加;添加了 CLP保水剂的矸石土壤基质的土壤容重有所降低,土壤含水量整体呈随添加量的增加而增加的趋势。(2)生物炭和CLP保水剂的添加均能显著增大矸石土壤基质的饱和含水量、毛管持水量以及田间持水量。添加4%和8%的生物炭累积入渗量分别比对照组高33%、22%,有利于水分的入渗;而添加1%和2%生物炭更有利于水分的保蓄。添加0.01%、0.02%、0.04、0.08%保水剂的矸石土壤基质的累积入渗量分别比对照组低18%、14%、26%、9.7%,有效抑制了矸石土壤基质的入渗进程。虽然添加了改良材料的处理均比对照组累积蒸发的水分量高,但土壤水分含量仍高于对照组。在聚类分析中得出,添加生物炭的同时添加适量保水剂对土壤持水保水性以及蒸发特征的影响在一定程度上与施入更高水平的生物炭的效果等同。(3)添加生物炭和保水剂均能在一定程度上提高矸石土壤基质的土壤酶活性,其中,添加8%生物炭的矸石土壤基质β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶、纤维二糖水解酶、脱氢酶活性分别比对照组增大19%、71%、59%、53%。这主要与土壤含水量、土壤有机质、易氧化碳含量显著增加有关。综合所述,生物炭和CLP保水剂对增加矸石土壤基质的疏松度、增加土壤有机质含量、提高土壤含水率以及改变土壤入渗特征有一定的效果。另外,生物炭和CLP保水剂在改善矸石土壤基质的水分特征的同时可以提高土壤酶活性。添加这两种改良材料可改善矸石土壤基质的性质,对矸石山生态恢复的土体构建有一定的指导作用。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S156.2
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的与意义
        1.2.1 目的
        1.2.2 意义
2 国内外研究进展
    2.1 煤矸石的成分及性质
    2.2 矸石充填复垦材料的研究
        2.2.1 矸石土壤基质的水分特征
        2.2.2 矸石土壤基质的养分特征
        2.2.3 矸石土壤基质的生物学特性
    2.3 生物炭改良土壤的研究现状
        2.3.1 生物炭对土壤水分特征的影响
        2.3.2 生物炭对土壤养分含量的影响
        2.3.3 生物炭对土壤生物学特性的影响
        2.3.4 生物炭对重金属污染土壤的修复效果
    2.4 保水剂改良土壤的研究现状
    2.5 生物炭和保水剂混合施用的土壤改良效果
    2.6 目前研究存在的问题
    2.7 本研究主要解决的问题
3 研究内容与方法
    3.1 研究内容
    3.2 技术路线
    3.3 研究区域概况
        3.3.1 气候
        3.3.2 植被
        3.3.3 土壤
        3.3.4 矸石山生态恢复现状
    3.4 供试材料
    3.5 试验设计
    3.6 研究方法
        3.6.1 土壤理化性质的测定
        3.6.2 土壤水分常数的测定
        3.6.3 入渗速率的测定
        3.6.4 蒸发量的测定
        3.6.5 土壤酶活性的测定
    3.7 数据处理
4 矸石土壤基质理化性质的变化
    4.1 土壤含水量的变化
    4.2 土壤容重的变化
    4.3 pH值的变化
    4.4 土壤有机碳的变化
    4.5 土壤易氧化碳的变化
    4.6 聚类分析
5 矸石土壤基质水分特征的变化
    5.1 水分常数的变化
        5.1.1 饱和含水量的变化
        5.1.2 毛管持水量的变化
        5.1.3 田间持水量的变化
    5.2 入渗规律的变化
    5.3 蒸发效应的变化
    5.4 聚类分析
6 矸石土壤基质土壤酶活性的变化
    6.1 β-葡萄糖苷酶活性的变化
    6.2 碱性磷酸酶活性的变化
    6.3 纤维二糖酶活性的变化
    6.4 脱氢酶活性的变化
    6.5 土壤理化性质与酶活性之间的关系
7 讨论
    7.1 生物炭和保水剂对矸石土壤基质理化性质的影响
    7.2 生物炭和保水剂对矸石土壤基质水分特征的影响
        7.2.1 生物炭和保水剂对矸石土壤水分常数的影响
        7.2.2 生物炭和保水剂对矸石土壤入渗特征的影响
        7.2.3 生物炭和保水剂对矸石土壤基质蒸发效应的影响
    7.3 生物炭和保水剂对矸石土壤基质酶活性的影响
    7.4 矸石土壤基质理化性质对酶活性的影响
8 结论与建议
    8.1 结论
    8.2 建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢

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本文编号：2848393