本文選題：生物炭　切入點：磷的形態(tài)　出處：《中國科學院煙臺海岸帶研究所》2015年碩士論文

【摘要】：磷是植物生長所必須的大量元素之一,但土壤中的磷大多數(shù)以難溶態(tài)存在,所以很難被植物吸收利用,從而導致磷成為很多地區(qū)土壤中植物生長的限制因素之一。盡管施磷可以緩解土壤缺磷狀況,但是磷肥的利用效率很低,并且由于磷礦儲量有限,是不可再生資源,其儲量和質量都在下降。過多的施用磷肥,還會導致加入土壤中的肥料隨徑流到達水體,引起水體富營養(yǎng)化。而近幾年生物炭作為一種新型的環(huán)境功能材料,在改良土壤方面引起廣泛關注。研究表明生物炭能改變土壤p H和陽離子交換能力,生物炭含有大量磷素可以改變土壤磷的供應,影響作物的生長和對磷素的吸收。但是大多數(shù)的研究主要側重于研究生物炭對土壤中總磷以及有效磷的研究,對土壤中磷的形態(tài)轉化以及植物吸收利用的研究比較少�；诖�,我們運用化學分級以及核磁共振的方法研究了不同材料(玉米秸稈,小麥秸稈,花生殼)在不同炭化溫度下磷的形態(tài)轉化及影響,對生物炭有更好的了解后,我們加入土壤進行培養(yǎng),分別在添加磷肥和不添加磷肥的情況下,研究不同培養(yǎng)時間,生物炭對土壤中磷的形態(tài)轉化的影響,以及生物炭對磷肥轉化的影響;最后,我們用加入生物炭的土壤種植堿蓬,研究生物炭對作物產(chǎn)量以及磷素吸收的影響等。主要結論如下:(1)生物炭中總磷(TP)和總無機磷(TIP)含量隨著制備溫度的升高先升高后降低,而有機磷隨著炭化溫度的升高而升高。在化學分級提取中H2O-Pi隨著炭化溫度的升高先升高后下降,Na HCO3-Pi在300℃或者400℃時含量最高,Na OH-Pi和Na HCO3-Po以及Na OH-Po有隨炭化溫度的升高而降低的趨勢,HCl-Pi隨著炭化溫度的升高而升高。在核磁提取液中正磷酸鹽(Orhto-p)隨著炭化溫度的升高先上升后下降,焦磷酸鹽(Pytho-p)隨著炭化溫度的升高而下降,有機磷的含量隨著炭化溫度的升高急劇下降。固體核磁結果相對比較復雜。不同提取方法中測得的有機磷的含量結果不是特別一致。但是總體可以看出生物炭的原材料以及制備溫度對TP,TIP,TOP含量及其形態(tài)分級都有很大的影響。(2)生物炭和生物炭與磷肥處理的土壤中提取磷的總和要大于對照中的含量;生物炭加入酸土,培養(yǎng)初期(第四天)對各形態(tài)的磷有一個正激發(fā)效應,能夠增加各形態(tài)磷的含量,但是Na HCO3-Pi除外,但是隨著培養(yǎng)時間的推移,生物炭對H2O-Pi,Na OH-Pi正激發(fā)效應加強,對Na HCO3-Pi的負激發(fā)效應減弱,這說明生物炭添加有利于這些形態(tài)磷的生成。而對Na HCO3-Po由正激發(fā)效應轉為負激發(fā)效應,可能由于生物炭加入土壤后促進微生物的活動,促使Na HCO3-Po向無機磷轉化。對HCl-Pi的正激發(fā)效應減弱,這些說明生物炭的加入促使土壤中難以被植物吸收利用的HCl-Pi向其他形態(tài)轉化。(3)生物炭加入堿性土壤,培養(yǎng)初期對各形態(tài)的磷大致有一個負激發(fā)作用,除了Na HCO3-Pi和HCl-Pi。但是隨著培養(yǎng)時間的延長,生物炭對H2O-Pi由負激發(fā)效應轉化為正激發(fā)效應,變化顯著。高溫生物炭(400℃-600℃)對Na HCO3-Pi的正激發(fā)效應增強,300℃的生物炭對Na HCO3-Pi由正激發(fā)效應轉為負激發(fā)效應,因此,高溫生物炭能增加土壤中Na HCO3-Pi的含量。生物炭對Na HCO3-Po的負激發(fā)效應減弱,生物炭加入堿土之后,能夠增加土壤中Na HCO3-Po的含量。生物炭對Na OH-Pi的負激發(fā)作用增強,從而說明生物炭加入土壤后,使土壤中的Na OH-Pi向其他形態(tài)轉化。生物炭對Na OH-Po的激發(fā)效應有負轉為正,對HCl-Pi的正激發(fā)效應減弱,說明了生物炭加入土壤都能促進土壤中難以被植物利用的HCl-Pi向其他形態(tài)磷轉化。(4)在加入磷肥與生物炭處理的土壤中,培養(yǎng)初期,磷肥更多的向無機磷轉化;而在培養(yǎng)后期變化比較復雜。土壤中有效磷的含量隨著時間的推移而減少。(5)經(jīng)過兩季堿蓬種植,生物炭處理均顯著(P0.05)增加了堿蓬生物量,同時提高了堿蓬對磷的吸收。低溫生物炭(300℃)似乎更有利于堿蓬對磷的吸收,這暗示了低溫生物炭磷素有效性更高。生物炭的這種促進作用在第二季得到延續(xù),說明了生物炭中磷素有效性可以維持至少兩個生長季以上。但是加入生物炭和磷肥培養(yǎng)的堿蓬,實驗組和對照組,堿蓬的生物量變化不顯著,并且第一季中堿蓬對磷的吸收量下降,第二季出現(xiàn)好轉。生物炭與磷肥之間缺乏協(xié)同作用,可能與磷肥含量和生物炭比重有關,需要進一步研究。通過上述研究,從生物炭和土壤磷素有效性,以及植物對磷素的吸收來看,較低溫度(300℃和400℃)的生物炭更有利于增加土壤有效磷含量,提高作物對磷素的吸收利用。
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【學位授予單位】：中國科學院煙臺海岸帶研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S153.6

【參考文獻】

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本文編號：1656352