【摘要】：生物炭是生物質(zhì)在高溫缺氧條件下裂解產(chǎn)生的物質(zhì),近年來其在改良土壤、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、修復(fù)土壤重金屬方面有很好的成效。生物炭施入土壤可以影響土壤中微生物群落結(jié)構(gòu),促進水稻土的呼吸作用,可以明顯提高氧化鐵的微生物還原速率,在生物炭的制備過程中會產(chǎn)生大量的木醋液,將其施入土壤后可以改變土壤的酸堿度和電導(dǎo)率等,因而可能會促進土壤中微生物鐵還原過程。腐殖酸是陸生和水生環(huán)境中最普遍的天然無生命有機物質(zhì),可以作為電子穿梭體的角色在鐵還原過程中發(fā)揮著重要的作用。已有研究指出,水溶性有機碳與鐵還原過程有著密切的聯(lián)系,因此通過探究施加生物炭和有機物料后土壤中水溶性有機質(zhì)(DOM)結(jié)構(gòu)及組成的變化,可以更好的理解其對土壤中鐵還原過程的影響機理。本研究通過厭氧泥漿培養(yǎng)試驗及水稻盆栽種植實驗,設(shè)置生物炭、木醋液、腐殖酸及生物炭與有機物料配施處理,分析各處理中水溶性有機碳(DOC)的含量、DOM的組成、土壤中Fe(III)還原特征、水稻生物量及葉綠素含量的變化,得出以下主要結(jié)論:(1)生物炭和木醋液使得水稻根冠比和地上地下部分生物量降低,葉片葉綠素含量增加,總體上對水稻生長表現(xiàn)出微弱的抑制作用。腐殖酸因水稻種植土壤不同而表現(xiàn)不同,安康水稻土中添加腐殖酸使得水稻地上和地下部分生物量干重增加,葉綠素含量降低;而漢中水稻土添加腐殖酸使得水稻生物量干重增加,葉綠素含量呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢。(2)生物炭可促進水稻土微生物鐵還原過程,增加水稻土中DOC含量和SUVA_(254)值。不同土壤由三維熒光光譜特征鑒定出的主要組分類別及相對數(shù)量不同,添加生物炭在湖南酸性水稻土中不僅增加了土壤富里酸組分,而且各組分相對含量間變化明顯;生物炭對接近中性的天津水稻土和強堿性的吉林水稻土中組分類別和含量的影響程度較小,特別在TJ水稻土中與CK沒有明顯差異。相關(guān)分析結(jié)果揭示了添加生物炭可通過調(diào)節(jié)SUVA_(254)、DOM組成和體系pH值,從而影響厭氧水稻土中的硝酸鹽還原、鐵還原及產(chǎn)甲烷過程。(3)木醋液對水稻土厭氧鐵還原的促進作用明顯,對調(diào)控土壤初始pH值也有一定功效。添加木醋液使水稻土DOC含量明顯增加,DOM的紫外光譜吸收特征值增大。不同類型的水稻土中DOM優(yōu)勢組分種類和相對含量有所不同,木醋液的添加對水稻DOM的相對含量影響較大,而對DOM的組分無明顯影響。相關(guān)分析結(jié)果顯示,DOC含量、土壤富里酸和類酪氨酸的改變均對HN水稻土中鐵還原能力產(chǎn)生影響,TJ水稻土中鐵還原能力受DOC含量、SUVA_(254)和高分子量腐殖酸相對含量變化的共同影響,而JL水稻土中鐵還原能力的增強受SUVA_(254)的影響較大。(4)腐殖酸能夠調(diào)節(jié)土壤微生物鐵還原能力,增加鐵還原潛勢和還原速率,對強堿性水稻土中pH調(diào)控作用明顯。添加腐殖酸總體上增加了水稻土中DOC含量和芳香族物質(zhì),改變了DOM組分的相對含量,對DOM優(yōu)勢組分種類沒有明顯影響,優(yōu)勢組分包括高分子量腐殖酸(UVC)、低分子量腐殖酸(UVA)、土壤富里酸、類酪氨酸和微生物腐殖酸。相關(guān)分析結(jié)果表明,水稻土微生物鐵還原能力和pH值受DOC含量、SUVA_(254)和DOM組成的共同調(diào)控。(5)生物炭和有機物料配施可促進水稻土中氧化鐵的還原過程,總體上增加了土壤中DOC含量和紫外光譜特征值(SUVA_(254)),改變DOM組分類別。HN水稻土中增加了土壤富里酸組分,TJ水稻土中增加了低分子量腐殖酸組分,而JL水稻土DOM優(yōu)勢組分類別沒有發(fā)生變化,各組分相對含量變化明顯。相關(guān)分析結(jié)果表明土壤鐵還原過程受DOC含量、SUVA_(254)及體系pH影響較大,生物炭及有機物料的添加通過影響土壤中DOC含量、SUVA_(254)及體系pH來調(diào)控鐵還原過程。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S156;S154.3

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