發(fā)布時間：2018-04-05 15:11

  本文選題：沙蒿　切入點(diǎn)：生物炭　出處：《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：長期以來,沙土因養(yǎng)分貧瘠,易流動,保水性能差等因素嚴(yán)重制約著沙土的應(yīng)用與沙生作物的發(fā)展。而生物炭是生物質(zhì)在真空或低氧條件下炭化而成的高養(yǎng)分含量、疏松多孔的富碳產(chǎn)物,是進(jìn)行土壤質(zhì)量提升的良好材料。研究通過制備不同炭化條件的沙蒿(Artemisia Ordosica Krasch)生物炭,在探明其基本理化性質(zhì)后,將其進(jìn)行沙地模擬封存,研究沙土的物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀對不同生物炭及有機(jī)物料與生物炭協(xié)同作用的響應(yīng)。旨在為選擇優(yōu)質(zhì)生物炭進(jìn)行改沙提供基礎(chǔ)理論和技術(shù)依據(jù)。研究主要結(jié)果：1.生物炭的炭化過程是芳香性增強(qiáng),親水性和極性減弱的過程。生物炭孔隙發(fā)達(dá)、顯堿性(pH值為8.75～10.51)、含C量高(61.49～89.93%),其理化性質(zhì)受炭化溫度和炭化時間的影響較大,受升溫速率的影響相對較小。隨著炭化溫度的升高、炭化時間的延長,生物炭的P、K、Ca、Mg、C、CEC和粗灰分含量升高；pH值、總孔容、平均孔徑和比表面積增大；而N、H、O、S含量和生物炭產(chǎn)率降低。其中,炭化溫度900℃較300℃生物炭的全P、全K、有效P、速效K和有機(jī)C含量分別升高了48.93%、31.18%、39.59%、42.18%和28.16%；而全N、堿解N含量和產(chǎn)率分別降低了48.29%、46.58%和75.47%。炭化時間150min較5min生物炭的有效P、速效K、Ca和Mg含量分別升高了6.42%～29.17%、5.94%～17.07%、3.56%～12.76%和7.80%～21.48%；而生物炭的堿解N、有效S含量和產(chǎn)率則分別降低了13.03%～18.37%、6.88%～61.66%和6.68%；2.生物炭及沙蒿均具有吸水和保水性能,吸水率分別為4246.6～4803.3g/kg和5340.3g/kg；蒸發(fā)速率分別為自然沙的0.955～0.996倍和0.996倍。炭化溫度為600℃,炭化時間為60min,升溫速率為150℃/h的條件下制備的生物炭是良好的保水材料；3.生物炭的降解速率隨著炭化溫度的升高、炭化時間的延長和施用量的增大而降低,其半衰期約為2～11年,約為羊糞和沙蒿粉等有機(jī)物料的5～7倍；4.單施生物炭或沙蒿粉15個月并不改變沙土的機(jī)械組成,羊糞、羊糞與生物炭混合2個處理,增加了沙土0.01mm粒徑的百分含量(增加了2.03%),降低了0.05mm粒徑的百分含量(降低了2.03%)；5.炭化溫度和炭化時間及培養(yǎng)時間均顯著影響著沙土的有效養(yǎng)分含量、CEC和微生物C、N含量。沙土的養(yǎng)分元素含量、CEC、微生物量C、微生物量N含量、pH值、酶活性、微生物數(shù)量隨著生物炭施用量的增大而增加,培養(yǎng)時間未顯著影響全量養(yǎng)分含量。炭化溫度越高,炭化時間越長的生物炭處理,沙土的堿解N含量越低,有效P、速效K和CEC含量越高,900℃較300℃的生物炭處理其最大值(出現(xiàn)在不同培養(yǎng)時間)的變幅分別為-6.54%、83.33%、13.60%和86.83%。600℃炭化60min的生物炭有助于提高沙土的微生物量C、N含量。施用量達(dá)2%時,其CEC和微生物量C、N含量已接近最大值(分別為18.91cmol/kg、 319.76mg/kg和82.24mg/kg);6.沙土的脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性具有明顯的季節(jié)動態(tài),四種酶分別于9月、4月、7月和7月活性最大。施用量越大其活性越高(蔗糖酶除外),4%的施用量其活性最大值分別為0.60mg/g.d、6.20ml/g.h、10.50mg/g.d和0.60mg/g.d,較2%的生物炭處理脲酶和過氧化氫酶活性增幅不大,且顯著提高了堿性磷酸酶活性,而對蔗糖酶活性具有抑制作用；7.生物炭的施用增加了細(xì)菌和放線菌的數(shù)量,降低了真菌的數(shù)量,細(xì)菌在微生物數(shù)量中占絕對優(yōu)勢(78.90%-96.73%)。宏基因測序結(jié)果顯示,生物炭施用后引起了微生物種群數(shù)目的變化。8.有機(jī)物料與生物炭配施具有協(xié)同增效作用(與培養(yǎng)時間有關(guān))。尤其是生物炭與羊糞配施對沙土堿解N、有效P、細(xì)菌、放線菌、脲酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶增效效果最佳,較單獨(dú)施用的累加作用(最佳增效時間)分別提高了119.78%(7月)、38.64%(7月)、33.33%(9月)、47.37%(9月)、39.06%(9月)、147.11%(7月)和58.65%(7月)。綜上所述：沙蒿生物炭具有改良沙土的作用,炭化溫度和炭化時間顯著影響著沙蒿生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)、保水性能、產(chǎn)率、pH值、CEC、養(yǎng)分及粗灰分含量等理化性質(zhì),其性質(zhì)與生物炭的施用量及在沙土中的培養(yǎng)時間共同影響著改沙效果。600℃、炭化60min的生物炭,自身結(jié)構(gòu)保存完好,pH值適中,保水性能突出,酶活性提高明顯,其它正面影響積極。從改沙效果與經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮,此沙蒿生物炭配比2%的施用量改沙效果較好,適當(dāng)添加羊糞等有機(jī)物料其改沙效果可進(jìn)一步提高。
[Abstract]:This paper deals with the application of sandy soil and the development of sandy crops due to poor nutrient , easy flow and poor water retention . The research results are as follows : 1 . The carbonization process of biological carbon is the process of enhancing the quality of soil .
the pH value , the total pore volume , the average pore size and the specific surface area are increased ;
The content of N , H , O , S and the yield of biochar decreased . Among them , the whole P , total K , effective P , quick - acting K and organic C content of biochar at 900 鈩，

本文編號：1715300