秸秆和秸秆木质素在土壤中的降解及其对土壤性质的影响

发布时间：2020-10-09 09:24

　　制浆造纸是国民经济中的重要产业之一,我国制浆造纸业受木材资源限制,非木纤维造纸占重要地位,但非木质纤维制浆受制浆黑液有机负荷高、污染重、处理难的限制。黑液中含有的大量木质素如能有效利用,既能减轻污染,又利于秸秆造纸的健康可持续发展,因此制浆木质素资源化利用是目前备受关注的重要课题。本文利用两种草浆工艺生产的木质素-铵法木质素(ALS)和碱法木质素(KL),以小麦秸秆(WS)为对照,通过土培、盆栽和田间试验对施用秸秆木质素对红壤和潮土的土壤碳结构、土壤性质以及木质素农用效果进行研究,以期为麦秸造纸废弃物资源化利用提供基础资料。主要结论如下: 1、红壤中,施秸秆的土壤中脂族碳比例增加,分子结构趋于简单;施KL土壤中脂族性减弱,芳香性增加;潮土中,施WS土壤中脂族C/芳香C比值随培养时间逐渐降低;施KL与施WS趋势相近;施ALS土壤中脂族C/芳香C比值先增后降。 2、土培试验发现,在红壤和潮土中,施用有机物料显著增加土壤腐殖酸含量,施木质素的效果比WS显著。红壤中ALS的效果比KL显著,潮土中KL的效果比ALS明显。土培期间,红壤和潮土中各处理的土壤活性有机碳(LOC)含量随培养时间延长先升后降,峰值出现在180 d左右。 3、土培条件下,施ALS和KL均使红壤的土壤pH升高,施KL使潮土的土壤pH显著提高。盆栽和田间试验发现,施KL能显著提高土壤pH。 4、在土壤培养高水分条件下,红壤各处理土壤多酚氧化酶(PPO)活性先升后降,潮土趋势相似,最高值出现在180 d。红壤过氧化物酶(POD)活性在培养120 d后,施KL的土壤POD活性显著高于其他处理;而潮土中,施ALS的土壤POD活性在整个培养期均高于其他处理。盆栽第一茬收获后,红壤施ALS土壤PPO活性显著降低,施WS和KL土壤POD活性显著高于其他处理。潮土施ALS土壤POD活性显著提高。两茬玉米收获后,红壤施有机物料的两种酶活性均显著提高;潮土中,施WS的土壤PPO活性显著高于其他处理,施有机物料的土壤POD活性显著提高。 5、田间试验中,2009年小麦、玉米产量均以施ALS最高,施KL和单施化肥最低;施WS的小麦产量居中,与其他处理差异显著,而玉米产量与施KL的无显著差异。2010年施ALS与WS的小麦产量相近,显著高于其他处理。综合以上结论,造纸木质素作为潜在的土壤有机改良剂应用,会对土壤化学、生物学性状,以及农作物生长产生明显的影响。造纸木质素对土壤性质的影响程度与方向,与造纸工艺过程及其废弃物成分及土壤种类等密切相关。本研究结果表明,铵法木质素具有潜在的农用价值。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：X793
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 秸秆还田效应研究
        1.2.2 木质素、木质素降解及农用
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 供试土壤
        2.1.2 供试秸秆和秸秆木质素
    2.2 研究方法
        2.2.1 测定方法
        2.2.2 数据分析
第三章秸秆和秸秆木质素在土壤中的降解
    3.1 试验设计
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 秸秆和秸秆木质素对土壤中有机物结构变化的影响
        3.2.2 秸秆和秸秆木质素对不同类型碳分布的影响
    3.3 小结
第四章秸秆和秸秆木质素对土壤碳的影响
    4.1 试验设计
        4.1.1 土壤培养试验
        4.1.2 盆栽试验
        4.1.3 田间试验
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 秸秆和秸秆木质素对土壤腐殖酸含量的影响
        4.2.2 秸秆和秸秆木质素对土壤活性有机碳含量的影响
        4.2.3 秸秆和秸秆木质素对土壤C/N 比的影响
    4.3 小结
        4.3.1 土壤腐殖酸
        4.3.2 土壤活性有机碳
        4.3.3 土壤碳氮比
第五章秸秆和秸秆木质素对土壤性质的影响
    5.1 试验设计
        5.1.1 培养试验
        5.1.2 盆栽试验
        5.1.3 田间试验
    5.2 结果分析
        5.2.1 秸秆和秸秆木质素对土壤pH 和土壤EC 的影响
        5.2.2 秸秆和秸秆木质素对土壤硝态氮和土壤铵态氮含量的影响
        5.2.3 秸秆和秸秆木质素对土壤酶活性的影响
    5.3 土壤腐殖酸、土壤活性有机碳及土壤酶活性之间的关系
        5.3.1 土壤腐殖酸含量与土壤酶活性的关系
        5.3.2 土壤活性有机碳与土壤酶活性的关系
        5.3.3 土壤腐殖酸与土壤活性有机碳的关系
    5.4 本章小结
        5.4.1 土壤pH 值和土壤电导率
        5.4.2 土壤硝态氮和土壤铵态氮
        5.4.3 土壤酶活性
        5.4.4 土壤腐殖酸、土壤活性有机碳和土壤酶活性的关系
第六章秸秆和秸秆木质素对作物生长的影响
    6.1 试验设计
        6.1.1 盆栽试验
        6.1.2 田间试验
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 秸秆和秸秆木质素对作物产量的影响
        6.2.2 秸秆和秸秆木质素对植株全氮的影响
        6.2.3 秸秆和秸秆木质素对作物吸氮量的影响
    6.3 小结
        6.3.1 秸秆和秸秆木质素对盆栽试验产量的影响
        6.3.2 秸秆和秸秆木质素对田间试验产量的影响
第七章全文结论及展望
    7.1 研究结论
    7.2 创新点
    7.3 研究展望
附图：核磁共振谱图
参考文献
致谢
作者简历

【参考文献】