天堂国产午夜亚洲专区-少妇人妻综合久久蜜臀-国产成人户外露出视频在线-国产91传媒一区二区三区

氣候變化背景下生物炭對農(nóng)田土壤環(huán)境過程影響的研究

發(fā)布時間:2018-07-20 11:17
【摘要】:生物炭(biochar)是一類由生物質(zhì)經(jīng)過缺氧或無氧熱解過程制成的富碳材料。將生物炭添加到土壤中被認為是一種低成本、低風險的土壤碳封存方法,以應對全球氣候變化。全球氣候變化會導致極值天氣過程,如長時間干旱和頻繁的旱澇交替。本文圍繞在氣候變化背景下生物炭作為長期的土壤碳封存方法,對農(nóng)田土壤的水分、農(nóng)用化學品、土壤有機質(zhì)、土壤微生物和土壤水穩(wěn)定性團聚體等的影響開展了一些實驗研究,并試圖分析生物炭所產(chǎn)生的效應與生物炭本身理化性質(zhì)、土壤特征、土壤微生物和環(huán)境氣候條件等之間的相互關(guān)聯(lián)和影響。本文運用壓力膜法對不同種類、劑量和粒徑的生物炭對兩種典型農(nóng)田土壤的持水能力開展了研究。結(jié)果表明,高比表面積的生物炭對砂質(zhì)土壤的持水能力有顯著的提高作用,較大粒徑的生物炭(1-2 mm)對土壤持水能力的影響大于小顆粒的生物炭。生物炭對于粘土含量較高的土壤的持水能力沒有顯著影響。高比表面積生物炭對于土壤永久萎蔫點沒有顯著影響,因此有利于提高土壤植物可利用水。低比表面積的生物炭對土壤持水能力沒有顯著影響。為了更好地了解生物炭-土壤體系在干燥過程中的水分分布,運用中子成像法研究了砂土-生物炭混合樣在自然風干過程中生物炭內(nèi)部、表面和周邊材料的含水率變化情況。結(jié)果表明,生物炭在浸潤后含水率高于砂土,在混合樣品風干過程中,生物炭能夠持續(xù)向周邊材料釋放水分?傮w上來看,添加生物炭的砂土中水分分布情況為:生物炭內(nèi)部生物炭表面生物炭周邊材料。本文選擇考察了具有典型表面物理化學特性的5種生物炭以及農(nóng)田土壤對于3種有代表性的苯脲基除草劑(利谷隆,敵草隆,滅草隆)的吸附作用,考察了生物炭添加對其歸趨的影響。大部分吸附等溫線能夠較好地用Freundlich模型進行描述(R2=0.93-0.97)。吸附參數(shù)KF值在不同除草劑間有較大差異(6.94-1306.95 mg kg-1),其大小變化為:利谷隆敵草隆滅草隆;不同生物炭和土壤之間也有所差異,其大小變化如下:核桃殼生物炭木質(zhì)生物炭火雞凋落物生物炭強化生物炭豬糞生物炭Yolo粉質(zhì)壤土。結(jié)果表明,生物炭對農(nóng)用化學品的歸趨可能會同時有正面(減少淋溶損失)和負面(降低除草劑的有效性)的影響。在探討生物炭土壤添加所產(chǎn)生的效應時,應當綜合考慮生物炭的表面特性(如碳/氫元素比例和比表面積等)、土壤特征、目標化學品和氣候環(huán)境因子等,從而更好地進行農(nóng)用化學品的農(nóng)田管理,從而達到農(nóng)業(yè)效益和環(huán)境效益雙贏的目標。為了研究生物炭、生物固體(biosolid)在不同水文過程背景下生物炭和生物固體對土壤水可提取有機物的影響,本文運用美國加利福尼亞大學戴維斯分校russellranch長期實驗站的yolo粉質(zhì)壤土,用實驗室模擬的方法構(gòu)建了濕潤、干燥和干濕交替的水分條件下,具有0,0.5%,1%(質(zhì)量百分比,下同)核桃殼生物炭處理和/或0,0.5%,1%生物固體添加處理的為期52周的培育實驗。結(jié)果表明,生物炭和生物固體都能顯著提高土壤水可提取有機物的含量。干燥和干濕交替的土壤水分過程也會增加土壤水可提取有機物。運用碳穩(wěn)定同位素方法和特定波長紫外吸收法進一步研究了水可提取有機物的來源。結(jié)果表明,單位質(zhì)量核桃殼生物炭比土壤釋放更多的水可提取有機碳。在極值水分過程下,生物炭添加處理中檢測到更高的水可提取有機碳,核桃殼生物炭可能增加源于土壤有機物的水可提取有機物(52.9-87.9%)。這一影響對土壤生態(tài)系統(tǒng)同時具有正面和負面的影響。增加的水可提取有機物有益于土壤微生物群落,然而也增加了土壤有機質(zhì)流失的風險。在生物炭的田間的實際應用中,生物炭的理化特性和土壤的多樣性以及環(huán)境氣候條件的不確定性都意味著生物炭作為長期的土壤碳封存方法,其對于土壤有機質(zhì)動力學的影響有待進一步的研究。為了研究在氣候變化背景下在不同水文過程背景下生物炭和生物固體對土壤微生物群落的影響,本文用yolo粉質(zhì)壤土,構(gòu)建了為期12周的具有三種水分條件:濕潤、干燥和干濕交替的水分條件下,和具有0,0.5%,1%核桃殼生物炭處理和/或0,0.5%生物固體添加處理的培育實驗。運用土壤微生物磷脂脂肪酸方法對微生物群落的變化進行了研究。結(jié)果表明,土壤水分過程對土壤微生物群落有較強的影響。相比微生物生物量,微生物群落組成能夠更為迅速地響應環(huán)境壓力。革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌比例是一個表征土壤短期水分壓力的有效指標。生物炭對于土壤微生物群落的影響取決于生物炭施加量和土壤養(yǎng)分狀況。額外的土壤養(yǎng)料能夠減少極端土壤水分情形對土壤微生物群落的負面影響。為了了解生物炭對土壤團聚體及微生物群落的影響以及它們的相互作用,以田間實驗和實驗室培育實驗兩種方式開展研究。田間實驗具有0,0.5%(表層土壤)核桃殼生物炭處理和礦質(zhì)肥料、堆肥處理。在田間條件下,2年后生物炭對土壤水穩(wěn)性團聚體各組分的含量沒有顯著影響。用兩種典型的農(nóng)田土壤yolo粉質(zhì)壤土和vina砂質(zhì)壤土為材料,構(gòu)建了為期12個月的有0,0.5%,1%核桃殼生物炭和0,0.5%,1%強化生物炭處理的培育實驗。結(jié)果表明,兩種生物炭均能影響包括土壤ph、電導率和土壤有機碳的組成等特征,并會通過多種機制對土壤微生物群落和土壤團聚作用產(chǎn)生影響。兩種生物炭對yolo粉質(zhì)壤土的水穩(wěn)性團聚體有很大的提升。兩種生物炭對Vina砂質(zhì)壤土的土壤團聚作用則大多沒有顯著影響。未熱解完全的生物炭可能為土壤微生物群落提供額外碳源,提升土壤微生物生物量。生物炭中所含的高度芳香化的碳可能影響土壤微生物代謝芳香化碳的能力,同時也會增加土壤有機質(zhì)的總體芳香程度,從而影響土壤的團聚過程。生物炭對團聚體的提升作用可以增強團聚體對土壤有機質(zhì)的物理保護,從而實際上進一步增強生物炭的土壤碳封存作用。本文的結(jié)果表明,在今后的生物炭農(nóng)田土壤實際應用的過程中,需要綜合考慮生物炭的理化特性、土壤特征,根據(jù)田間管理的目標選擇合適的組合,同時考慮可能的由氣候變化導致的極端土壤水文過程。生物炭在農(nóng)田中的應用應當在綜合考慮上述因素對土壤水分、結(jié)構(gòu)、有機質(zhì)、農(nóng)用化學品環(huán)境過程和土壤微生物群落的影響后進行,以使生物炭這一應對氣候變化的工具在環(huán)境效益、農(nóng)業(yè)效益和應對氣候變化達到多方面的最大益處。
[Abstract]:Biochar ( biochar ) is a kind of carbon - rich material which is made of biomass through anoxic or anaerobic pyrolysis . It is considered to be a low - cost , low - risk soil carbon sequestration method to deal with global climate change . In order to study the effects of bio - carbon on soil microbial community , organic carbon could be extracted from soil water . The results showed that biological carbon could be used as a long - term soil carbon sequestration method .
【學位授予單位】:東華大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:S154.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張忠河;林振衡;付婭琦;王宏海;康全德;尤希鳳;;生物炭在農(nóng)業(yè)上的應用[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2010年22期

2 何緒生;耿增超;佘雕;張保健;高海英;;生物炭生產(chǎn)與農(nóng)用的意義及國內(nèi)外動態(tài)[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2011年02期

3 何緒生;張樹清;佘雕;耿增超;高海英;;生物炭對土壤肥料的作用及未來研究[J];中國農(nóng)學通報;2011年15期

4 謝祖彬;劉琦;許燕萍;朱春悟;;生物炭研究進展及其研究方向[J];土壤;2011年06期

5 楊放;李心清;王兵;程建中;;生物炭在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和污染治理中的應用[J];地球與環(huán)境;2012年01期

6 張千豐;王光華;;生物炭理化性質(zhì)及對土壤改良效果的研究進展[J];土壤與作物;2012年04期

7 陳溫福;張偉明;孟軍;;農(nóng)用生物炭研究進展與前景[J];中國農(nóng)業(yè)科學;2013年16期

8 張偉;;生物炭創(chuàng)造“技術(shù)土壤”[J];農(nóng)業(yè)知識;2013年23期

9 張晗芝;黃云;劉鋼;許燕萍;劉金山;卑其誠;藺興武;朱建國;謝祖彬;;生物炭對玉米苗期生長、養(yǎng)分吸收及土壤化學性狀的影響[J];生態(tài)環(huán)境學報;2010年11期

10 姜玉萍;楊曉峰;張兆輝;陳春宏;王良軍;;生物炭對土壤環(huán)境及作物生長影響的研究進展[J];浙江農(nóng)業(yè)學報;2013年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 沈國清;;生物炭影響土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的生物學機制[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

2 楊丹;劉限;劉鳴達;張玉龍;;生物炭對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境改良作用的研究進展[A];發(fā)展低碳農(nóng)業(yè) 應對氣候變化——低碳農(nóng)業(yè)研討會論文集[C];2010年

3 黃蘋;潘波;焦杏春;;滇池底泥制備的生物炭對菲的吸附-解吸[A];持久性有機污染物論壇2011暨第六屆持久性有機污染物全國學術(shù)研討會論文集[C];2011年

4 戴中民;劉杏梅;吳建軍;汪海珍;徐建明;;用于改良酸性土壤的生物炭基本性質(zhì)的表征[A];面向未來的土壤科學(上冊)——中國土壤學會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學術(shù)交流研討會論文集[C];2012年

5 閆智培;李十中;;生物質(zhì)熱解生產(chǎn)生物炭研究進展[A];全國農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];2011年

6 陸海楠;胡學玉;陳威;;生物炭添加對土壤CO_2排放的影響[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學術(shù)研討會論文集[C];2013年

7 孟靜靜;劉靜宇;黃少鵬;;低碳經(jīng)濟下的生物炭研究[A];低碳陜西學術(shù)研討會論文集[C];2010年

8 王震宇;鄭浩;李鋒民;;濕地植物蘆竹生物炭的制備及特性表征研究[A];2010中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集(第四卷)[C];2010年

9 陳再明;陳寶梁;;不同裂解溫度制備的松木屑生物炭對萘的吸附動力學行為[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

10 李程;李小平;;生物炭對灘涂鹽堿土中黑麥草生長的影響初步研究[A];2014中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會(第十二章)[C];2014年

相關(guān)重要報紙文章 前8條

1 本報記者 劉霞;生物炭能否給地球降降溫?[N];科技日報;2009年

2 記者 王靖tD;把生物炭還給農(nóng)田[N];沈陽日報;2012年

3 白云水;唐山農(nóng)民發(fā)明秸稈提取生物炭新技術(shù)[N];江蘇科技報;2009年

4 本報記者 張曄;生物炭能讓土壤更肥沃嗎?[N];科技日報;2013年

5 記者 耿建擴 通訊員 常云亮 王小勝;農(nóng)民王有權(quán)將秸稈變成“香餑餑”提取生物炭和焦油新技術(shù)獲國家專利[N];光明日報;2009年

6 記者 班瑋;二氧化碳變害為寶的新妙招[N];新華每日電訊;2010年

7 羅冰;生物炭漸火 農(nóng)林廢棄物就地一“燜”變成寶[N];糧油市場報;2011年

8 本報記者 郝曉明;為子孫留一片沃土藍天[N];科技日報;2012年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 鄂洋;生物炭表面有機小分子及其活性研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2015年

2 張杰;秸稈、木質(zhì)素及生物炭對土壤有機碳氮和微生物多樣性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

3 孫大荃;生物炭碳源驅(qū)動土壤微生物區(qū)系代謝作用研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2015年

4 吳潔;不同秸稈還田方式與秸稈生物炭施用對農(nóng)田溫室氣體排放和土壤固碳的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2014年

5 謝淘;生物炭的特性分析及其在黃水資源化中的應用[D];清華大學;2015年

6 劉寧;生物炭的理化性質(zhì)及其在農(nóng)業(yè)中應用的基礎(chǔ)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2014年

7 NGUYEN THI HUONG;生物質(zhì)炭對西北地區(qū)土壤質(zhì)量及作物產(chǎn)量的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2016年

8 江琳琳;生物炭對土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2016年

9 程效義;生物炭還田對棕壤氮素利用及玉米生長的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2016年

10 宗海英;花生殼生物炭對中國北方酸化土壤硝化過程的作用機制研究[D];中國海洋大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 李靖;不同源生物炭的理化性質(zhì)及其對雙酚A和磺胺甲VA唑的吸附[D];昆明理工大學;2013年

2 李昌見;生物炭對砂壤土理化性質(zhì)及番茄生長性狀的影響及其關(guān)鍵應用技術(shù)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;2015年

3 梁桓;影響生物炭基氮肥氮素釋放因素的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;2015年

4 武玉;生物炭對土壤中磷的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及有效性的影響[D];中國科學院煙臺海岸帶研究所;2015年

5 李陽;生物炭輸入對納帕海青稞生長與土壤微生物生態(tài)學特征的影響[D];昆明理工大學;2015年

6 邱志騰;生物炭對紅壤的降酸效果與毛豆生長的影響[D];浙江大學;2015年

7 吳晶;生物炭精控制備方法的研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2015年

8 蓋霞普;生物炭對土壤氮素固持轉(zhuǎn)化影響的模擬研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

9 王麗麗;不同生物炭對鉛鋅礦尾礦重金屬污染土壤修復效果的研究[D];浙江大學;2015年

10 于志紅;錳氧化物—生物炭復合材料對砷的生物有效性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

,

本文編號:2133342

資料下載
論文發(fā)表

本文鏈接:http://www.sikaile.net/kejilunwen/nykj/2133342.html


Copyright(c)文論論文網(wǎng)All Rights Reserved | 網(wǎng)站地圖 |

版權(quán)申明:資料由用戶92e2b***提供,本站僅收錄摘要或目錄,作者需要刪除請E-mail郵箱bigeng88@qq.com