本文選題：生物炭 + 旱改水��； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：中國針對鹽堿土改良的研究已積累大量的成果,其措施也表現(xiàn)出多樣性,其中“旱改水”措施在一些地區(qū)已體現(xiàn)出顯著的功效。然而,在“旱改水”過程中,土壤中的鹽分依舊存在,如何有效地降低鹽分的影響,是該措施推廣和擴(kuò)大利用范圍的核心。生物炭(biochar)是有機(jī)質(zhì)在缺氧環(huán)境下經(jīng)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化而形成的多孔含碳固體,具有適于在環(huán)境中長時(shí)間并安全貯存碳的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)。向土壤中加入生物炭,不僅可改變土壤中的離子平衡、調(diào)節(jié)鹽基離子濃度和pH,而且能夠顯著提高土壤中微生物的活性及多樣性,改善微生物的附著性能,促進(jìn)土壤微生物的生長,進(jìn)而可強(qiáng)化生物抗鹽和生物凈化的能力。在中國各大農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行的試驗(yàn)表明,在鹽堿瘠薄土壤、環(huán)境污染土壤、退化板結(jié)土壤上施用生物炭,均表現(xiàn)出快速消除低產(chǎn)因子,規(guī)避和控制重金屬污染,遏止鹽分上升等多種良好作用。在鹽堿地施用生物炭,能夠降低土壤pH和鹽分離子含量,而該研究目前只限于旱地土壤。在“改水”后,土壤形成厭氧環(huán)境,在干濕交替變化中,由微生物介導(dǎo)的異化鐵還原過程在稻田土壤厭氧環(huán)境中占據(jù)重要地位,添加生物炭能夠改變鹽基離子、微生物及有機(jī)物的聚集狀態(tài),所以伴隨的厭氧微生物學(xué)過程也會(huì)發(fā)生改變。此外,脫氫酶活性是也表征環(huán)境氧化還原狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù),它與土壤中微生物的活性及種群信息密切相關(guān)。因此,研究“旱改水”與生物炭配合使用對鹽堿地的改良效果和機(jī)理對減弱土壤鹽漬化有重要意義。本論文通過淹水模擬“旱改水”過程,添加不同用量和粒徑的生物炭,分析該過程中體系pH、鐵還原過程、脫氫酶活性以及游離碳酸鹽、碳酸氫鹽的變化及其之間的相互關(guān)系,以探究生物炭對淹水土壤中微生物過程的影響及添加生物炭后淹水土壤中碳酸鹽賦存形態(tài)的變化特征,為闡述生物炭在淹水土壤中的作用機(jī)理提供必要的理論依據(jù),進(jìn)而闡明生物炭在“旱改水”措施中降低土壤鹽堿化的機(jī)理。研究主要得到以下結(jié)論:(1)“旱改水”措施能夠降低鹽堿土pH,促進(jìn)Fe(III)還原過程和脫氫酶活性,有效降低了游離碳酸鹽的含量。pH、Fe(II)含量、碳酸鹽、碳酸氫鹽含量中各因素之間均表現(xiàn)出極顯著的相關(guān)關(guān)系。(2)生物炭能提高吉林(JL)、寧夏(NX)、天津(TJ)土中的脫氫酶活性和鐵還原能力,不同生物炭用量處理之間差異顯著。不同生物炭用量對脫氫酶活性和鐵還原能力的影響,表現(xiàn)為隨著生物炭用量的增加脫氫酶活性和鐵還原能力增大。JL、NX、TJ土中,添加生物炭的處理最大鐵還原潛勢分別增加了1.3%-2.6%、1.5%-7.6%、0.3%-6.5%,脫氫酶最大活性分別增加了57.9%-130.0%、53.3%-151.3%、63.8%-136.9%。鐵還原最大潛勢與達(dá)到脫氫酶最大生成速率對應(yīng)的時(shí)間極顯著相關(guān),兩者在培養(yǎng)過程中相互促進(jìn)。(3)生物炭能夠提高吉林(JL)和天津(TJ)兩種土壤中脫氫酶活性和鐵還原能力,不同生物炭粒徑處理之間差異顯著。不同粒徑生物炭對脫氫酶活性和鐵還原能力的影響,表現(xiàn)為隨著生物炭粒徑的減小脫氫酶活性和鐵還原能力增大。脫氫酶活性的增加加速了脫氫產(chǎn)氫過程,H2作為電子供體促進(jìn)微生物鐵還原過程;Fe(II)含量的增加能夠協(xié)助脫氫酶加快NAD+的還原速度,提高脫氫酶活性。培養(yǎng)過程中脫氫酶活性和鐵還原過程相互促進(jìn),兩者呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。土壤初始pH影響微生物反應(yīng),生物炭對脫氫酶活性和鐵還原過程的影響,因兩種土樣初始pH不同而存在差異。(4)在淹水培養(yǎng)條件下,添加生物炭增加了碳酸氫鹽的濃度,即增大碳酸鹽的溶出量,不同處理之間表現(xiàn)為隨著生物炭用量的增加、粒徑的減小,碳酸氫鹽濃度增大。土壤初始pH值是制約碳酸鹽溶出量的重要因素。生物炭的添加顯著增強(qiáng)了微生物還原Fe(III)的能力,生成的Fe(II)理論上能夠與CO32-結(jié)合形成沉淀態(tài)鐵化合物,從而降低碳酸鹽累積造成的危害。培養(yǎng)過程中碳酸鹽、碳酸氫鹽濃度與體系pH呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)及負(fù)相關(guān)關(guān)系。生物炭不僅能夠吸附體系中的陽離子,同時(shí)生物炭對微生物的作用促進(jìn)了厭氧培養(yǎng)體系的產(chǎn)氫產(chǎn)酸過程,導(dǎo)致鹽堿土中陽離子含量降低、碳酸鹽向碳酸氫鹽及二氧化碳轉(zhuǎn)化,從而有效降低了土壤碳酸鹽含量及pH,顯示出生物炭在“旱改水”措施中對鹽堿土改良的功效。生物炭對鹽堿土改良效果因土壤性質(zhì)不同而存在一定差異,但均表現(xiàn)為隨著生物炭添加量的增加及粒徑的減小,改良效果越顯著。
[Abstract]:A large number of achievements have been accumulated in the study of salt and alkali soil improvement in China, and the measures also show diversity. The measures of "dryland diversion" have shown significant effects in some areas. However, in the process of "dryland diversion", the salt in the soil still exists, and how to effectively reduce the effect of salt is the promotion and expansion of the measures. The core of the scope. Biological carbon (biochar) is a porous carbon containing solid formed by thermochemical transformation of organic matter under anoxic environment. It has physical, chemical and biological properties suitable for long time and safe storage of carbon in the environment. Adding carbon to soil can not only change the ion balance in soil, regulate the concentration of salt ions and pH, Moreover, it can significantly improve the activity and diversity of microorganisms in the soil, improve the adhesion of microbes, promote the growth of soil microbes, and then strengthen the ability of biological salt and biological purification. Carbon has many good effects on fast elimination of low yield factors, avoiding and controlling heavy metal pollution and inhibiting the increase of salt. The application of biological carbon in saline alkali land can reduce the content of pH and salt ions in soil, but the study is limited to dry soil. Biologically mediated dissimilation iron reduction process occupies an important position in the anaerobic environment of paddy soil. Adding biological carbon can change the concentration of salt based ions, microorganism and organic matter, so the accompanying anaerobic microbiological process will also change. In addition, dehydrogenase activity is an important parameter that also characterizes the state of environmental oxidation and reduction. It is closely related to the microbial activity and population information in the soil. Therefore, it is important to study the improvement effect and mechanism of "dry water" and biological charcoal to reduce soil salinization. In this paper, the process of flooding simulation "dry water" is used to add different amount and particle size of biological carbon, and the process of this process is analyzed. System pH, iron reduction process, dehydrogenase activity and changes in free carbonate, bicarbonate and their relationship, in order to explore the effects of biological charcoal on microbial processes in flooded soil and the change characteristics of carbonate occurrence in flooded soils after adding biological charcoal, in order to explain the mechanism of biological charcoal in flooded soil. For the necessary theoretical basis, the mechanism of reducing soil salinization in the process of "dry water diversion" was clarified. The main results were as follows: (1) the measures of "dry water diversion" could reduce the pH of saline alkali soil, promote the reduction process of Fe (III) and dehydrogenase activity, effectively reduce the content of free carbonate,.PH, Fe (II), carbonate, carbonate, and carbonate. There was a very significant correlation between the hydrogen salt content. (2) Biocharcoal could improve the dehydrogenase activity and iron reduction ability of Jilin (JL), Ningxia (NX), Tianjin (TJ) soil, and the difference between different biological charcoal dosage treatments. The increase of dehydrogenase activity and iron reduction capacity increased in.JL, NX, TJ soil. The maximum iron reduction potential of adding bio carbon was increased by 1.3%-2.6%, 1.5%-7.6%, 0.3%-6.5%. The maximum activity of dehydrogenase was increased by 57.9%-130.0%, 53.3%-151.3%, 63.8%-136.9%. iron reduction and maximum dehydrogenase production rate, respectively. The corresponding time was very significant. (3) biological charcoal could improve dehydrogenase activity and iron reduction ability in two soils of Jilin (JL) and Tianjin (TJ). The difference between different biological charcoal particle size treatment was significant. The effect of different particle size carbon on dehydrogenase activity and iron reduction ability was shown with biological carbon. The increase of dehydrogenase activity and iron reduction ability increases the dehydrogenase activity and the increase of dehydrogenase activity. The dehydrogenase activity accelerates the dehydrogenation process. H2 as an electron donor promotes the reduction process of microorganism iron. The increase of Fe (II) can help dehydrogenase accelerate the reduction rate of NAD+ and increase the activity of dehydrogenase. In the process of culture, dehydrogenase activity and iron reduction process The effect of soil initial pH on the microbial reaction, the effect of biological charcoal on dehydrogenase activity and iron reduction process is different from the initial pH of the two soil samples. (4) the addition of biological charcoal increases the concentration of hydrogen carbonate in the submerged culture condition, that is, increasing the dissolution of carbonate and different places. With the increase of the amount of biological carbon, the particle size decreases and the concentration of bicarbonate increases. The initial pH value of the soil is an important factor restricting the dissolution of carbonate. The addition of biological carbon significantly enhances the ability of microorganism to reduce Fe (III). The generated Fe (II) can theoretically combine with CO32- to form a precipitated iron compound, thus reducing it. There is a significant positive correlation and negative correlation between carbonate, bicarbonate concentration and system pH in the process of culture. Biological charcoal not only can adsorb cations in the system, but also promote the process of hydrogen production in the anaerobic culture system and lead to the decrease of cation content in the saline alkali soil. Low, carbonate conversion to bicarbonate and carbon dioxide, thus effectively reducing soil carbonate content and pH, showing the effect of biological charcoal on the improvement of saline alkali soil in the "dry water" measures. The effect of biological carbon on saline alkali soil is different because of the different soil properties, but all show the increase of the amount of biological carbon and the increase of the amount of carbon. The decrease of particle size, the better the improvement effect.
【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】：2017
【分類號】：S156.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡冰清;;用生物炭抵御全球變暖[J];自然與科技;2010年03期

2 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(yīng)用[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年22期

3 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(yīng)用[J];地球與環(huán)境;2012年01期

4 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(xué)性狀的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào);2010年11期

5 關(guān)連珠;周景景;張昀;張廣才;張金海;禪忠祥;;不同來源生物炭對砷在土壤中吸附與解吸的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2013年10期

6 石紅蕾;周啟星;;生物炭對污染物的土壤環(huán)境行為影響研究進(jìn)展[J];生態(tài)學(xué)雜志;2014年02期

7 邢英;李心清;王兵;周志紅;程紅光;程建中;房彬;;生物炭對黃壤中氮淋溶影響:室內(nèi)土柱模擬[J];生態(tài)學(xué)雜志;2011年11期

8 武玉;徐剛;呂迎春;邵宏波;;生物炭對土壤理化性質(zhì)影響的研究進(jìn)展[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2014年01期

9 龔正君;;生物炭對礦區(qū)污染土壤中重金屬鎖定機(jī)制研究[J];學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2012年01期

10 劉阿梅;向言詞;田代科;莫海波;;生物炭對植物生長發(fā)育及重金屬鎘污染吸收的影響[J];水土保持學(xué)報(bào);2013年05期

相關(guān)會(huì)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(xué)機(jī)制[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

2 楊丹;劉限;劉鳴達(dá);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(jìn)展[A];發(fā)展低碳農(nóng)業(yè) 應(yīng)對氣候變化——低碳農(nóng)業(yè)研討會(huì)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(jī)污染物論壇2011暨第六屆持久性有機(jī)污染物全國學(xué)術(shù)研討會(huì)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(xué)（上冊）——中國土壤學(xué)會(huì)第十二次全國會(huì)員代表大會(huì)暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會(huì)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(jìn)展[A];全國農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

6 陸海楠;胡學(xué)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(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

7 孟靜靜;劉靜宇;黃少鵬;;低碳經(jīng)濟(jì)下的生物炭研究[A];低碳陜西學(xué)術(shù)研討會(huì)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(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)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(dòng)力學(xué)行為[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)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(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)（第十二章）[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前8條

1 本報(bào)記者 劉霞;生物炭能否給地球降降溫？[N];科技日報(bào);2009年

2 記者 王靖tD;把生物炭還給農(nóng)田[N];沈陽日報(bào);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(bào);2009年

4 本報(bào)記者 張曄;生物炭能讓土壤更肥沃嗎？[N];科技日報(bào);2013年

5 記者 耿建擴(kuò)　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(bào);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(bào);2011年

8 本報(bào)記者 郝曉明;為子孫留一片沃土藍(lán)天[N];科技日報(bào);2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

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

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

3 孫大荃;生物炭碳源驅(qū)動(dòng)土壤微生物區(qū)系代謝作用研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);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(xué);2014年

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

6 劉寧;生物炭的理化性質(zhì)及其在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);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(xué);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(xué);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(xué);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(jī)制研究[D];中國海洋大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)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(xué);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(yīng)用技術(shù)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);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(xué);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(xué)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(xué)特征的影響[D];昆明理工大學(xué);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(xué);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(xué);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(xué)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(fù)效果的研究[D];浙江大學(xué);2015年

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

，

本文編號：2035803