本文選題：生物炭　切入點：CO_2釋放　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：土壤生物炭固碳是當(dāng)前最具潛力的溫室氣體減排技術(shù)之一。研究發(fā)現(xiàn)生物炭不僅能固定生物質(zhì)中的有機(jī)碳,減少溫室氣體排放,還能增加土壤肥力,緩解土壤酸化,吸附重金屬及有機(jī)污染物。迄今對土壤中加入生物炭后CO_2釋放變化尚存在爭議,pH作為土壤重要的參數(shù),能夠?qū)ι锾客都雍笸寥赖奈锢砘瘜W(xué)及生物過程產(chǎn)生作用,從而影響生物炭固碳減排效應(yīng)。目前有關(guān)pH對土壤生物炭固碳減排效應(yīng)影響及微觀機(jī)制的研究較少。為此本文模擬旱地條件,在測定不同pH的六種土壤加入生物炭后的CO_2排放的基礎(chǔ)上,通過同位素分析及高通量測序的方法,研究了 pH對無機(jī)碳釋放、生物炭降解、有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性及微生物群落的影響,試圖探明pH影響生物炭固碳減排的微觀機(jī)制,為提高土壤生物炭固碳減排效率及潛力估算提供科學(xué)依據(jù)。論文取得了一些有價值的結(jié)果:(1) 土壤pH可以通過改變生物炭中碳酸鹽溶解、表面官能團(tuán)構(gòu)成及有機(jī)質(zhì)溶出影響生物炭的降解。在4.34-7.91范圍內(nèi),土壤pH越低,生物炭中碳酸鹽更易溶解形成CO_2,且表面基團(tuán)中的C-O及OH結(jié)構(gòu)增多,更易被老化。酸性土壤(pH7)中加入生物炭后CO_2釋放量明顯增加,而堿性土壤(pH7)加入生物炭后CO_2釋放量減少,且增加和減小的幅度隨生物炭的投加量增加而增長。(2) 土壤pH是影響土壤微生物結(jié)構(gòu)及CO_2排放最重要的因素,且與其他因素有很強(qiáng)的相關(guān)性。生物炭能通過增加酸性土壤pH及其有機(jī)質(zhì)的微生物可利用性,降低細(xì)菌生長底物限制,促進(jìn)富營養(yǎng)菌的增長,從而促進(jìn)其CO_2排放,生物炭熱解溫度降低,促進(jìn)作用越強(qiáng)。而在堿性土壤中由于生物炭對易降解有機(jī)質(zhì)的吸附作用,貧營養(yǎng)菌微弱增加,微生物量減小,抑制土壤CO_2排放。長期固碳過程中,有機(jī)-礦物結(jié)合重要性逐漸突出,且隨pH減小有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性更強(qiáng)。(3)生物炭降解率、生物炭對土壤有機(jī)質(zhì)降解的激發(fā)效應(yīng)與土壤的C-/G+呈負(fù)相關(guān)。土壤G-/G+越小,微生物偏向于利用芳環(huán)類有機(jī)質(zhì),生物炭降解增加。我國酸性土壤占總耕作土壤的27%左右,這類土壤在實際的農(nóng)業(yè)過程中的生物炭固碳潛力被高估,可以通過配合添加秸稈或添加生石灰等方式,加強(qiáng)生物炭的固碳減排效果。
[Abstract]:Soil biochar sequestration is one of the most promising greenhouse gas emission reduction technologies. The study found that biochar can not only immobilize organic carbon from biomass, reduce greenhouse gas emissions, but also increase soil fertility and mitigate soil acidification. Adsorption of heavy metals and organic pollutants. Up to now, the pH value of CO_2 release after adding biochar into soil has been disputed as an important parameter of soil, which can play an important role in the physical, chemical and biological processes of soil after adding biochar. Therefore, there are few studies on the effects of pH on soil carbon sequestration and its microscopic mechanism. Therefore, the dry land conditions are simulated in this paper. The effects of pH on the release of inorganic carbon, degradation of biochar, stability of organic matter and microbial community were studied by means of isotope analysis and high-throughput sequencing on the basis of CO_2 emission from six soils with different pH values. Trying to find out the micromechanism of pH effect on carbon reduction of biochar, In order to improve the efficiency and potential estimation of carbon abatement in soil biochar, some valuable results have been obtained in this paper: (1) soil pH can be dissolved by changing carbonate in biochar. The composition of surface functional groups and the dissolution of organic matter affected the degradation of biochar. In the range of 4.34-7.91, the lower soil pH, the easier dissolution of carbonate in biochar to form CO _ 2, and the increase of C-O and OH structures in surface groups. The amount of CO_2 released in acidic soil increased significantly after adding biochar, but in alkaline soil, CO_2 release decreased after adding biochar. Soil pH was the most important factor affecting soil microbial structure and CO_2 emission. Biochar can reduce the bacterial growth substrate limit and promote the growth of eutrophic bacteria by increasing the microbial availability of pH and organic matter in acidic soil, thus promoting its CO_2 emission. The biochar pyrolysis temperature is lower and the promoting effect is stronger. However, because of the adsorption of biochar to easily degradable organic matter in alkaline soil, the poor nutrition bacteria increase slightly, the microbial biomass decreases, and the CO_2 emission from soil is inhibited, and during the long-term carbon sequestration process, The importance of organic-mineral combination became more and more prominent, and the degradation rate of organic matter was stronger with the decrease of pH value. The activation effect of biochar on soil organic matter degradation was negatively correlated with the C / R G of soil. The smaller the soil G / / G was, the smaller the degradation rate of biochar was. Microorganisms tend to make use of aromatic organic matter and increase the degradation of biochar. Acid soils in China account for about 27% of the total cultivated soils. The potential of biochar sequestration in this kind of soil is overestimated in the actual agricultural process. The carbon reduction effect of biochar can be enhanced by adding straw or lime.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S153;S154

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本文編號：1616565