廣泛分布在熱帶亞熱帶地區(qū)的強(qiáng)酸性土壤是利用生物炭改良土壤的主要對(duì)象,生物炭是有機(jī)物質(zhì)在低氧環(huán)境下熱解生產(chǎn)的富炭低密度多孔物質(zhì),是改良土壤的良好材料。本研究以低丘紅壤為對(duì)象,研究生物炭對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響,評(píng)價(jià)生物炭改良紅壤的效果和改良機(jī)理。 應(yīng)用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)-能譜(EDS)、紅外光譜(FTIR)、XRD和壓汞儀(MIP)等方法研究了三種生物炭(制備基質(zhì)分別為秸桿、雜木制品廢料和污泥,分別標(biāo)記為SB、WCB和WSB)的形態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。FESEM圖表明生物炭是具有微米-納米尺度孔隙的多孔體系,具有較多的大孔隙；其主要的結(jié)晶態(tài)礦物相主要是方解石和石英；生物炭由于基質(zhì)的不同,其孔隙結(jié)構(gòu)存在較大差異,SB、WCB和WSB的總孔隙體積(CPV)分別是2.910,0.852和0.413cm3g-1；孔隙大小分布分析表明SB以大孔隙為主,而WSB以超微孔隙為主,不同的孔隙大小分布決定了生物炭在改良土壤孔隙特性、持水和保水性的差異。研究不同生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)制備不同改良目的生物炭有一定的指導(dǎo)作用。 三種生物炭以0,2,4和6%比例與紅壤混合培育180天,研究了生物炭對(duì)紅壤pH、交換性酸、有效養(yǎng)分、交換性鹽基、水分吸持和機(jī)械力學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,WCB和WSB顯著(p0.05)增加土壤pH,降低交換性酸含量；生物炭對(duì)pH和交換性酸的效應(yīng)隨著生物炭用量的增大而明顯,尤其是WCB改良土壤。生物炭顯著增加總炭、有效P和K,交換性Ca、Mg和K含量,其機(jī)理是生物炭本身富含這些養(yǎng)分,由于生物炭施用的直接加入作用而提高土壤中的養(yǎng)分含量。SB含有較高的K含量,導(dǎo)致SB改良土比WCB和WSB改良土有較高K含量。 生物炭改良土的水分特征曲線(SWCC)測(cè)定表明,生物炭顯著提高土壤的持水性,由于紅壤的結(jié)構(gòu)特性往往持水困難,因此,生物炭的施用明顯改善了紅壤持水性差的問(wèn)題。生物炭施用可降低紅壤的抗壓強(qiáng)度,試驗(yàn)紅壤的抗壓強(qiáng)度為466kPa,施用6%的SB、WCB和WSB后抗壓強(qiáng)度降為164kPa,233kPa和175kPa。施用WCB改良的土壤內(nèi)聚力(c)顯著降低,而SB和WSB對(duì)紅壤內(nèi)聚力(c)沒(méi)有顯著影響；生物炭對(duì)內(nèi)摩擦角沒(méi)有顯著影響。不同生物炭引起的紅壤機(jī)械力學(xué)性質(zhì)變化與生物炭本身的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。FESEM/EDS分析探明了土壤顆粒與生物炭的相互作用機(jī)理,為闡明生物炭改良土壤物理性質(zhì)的機(jī)理提供了科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S156
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
目錄
第一章 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
    1.1 生物炭的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.1.1 生物炭概述
        1.1.2 生物炭的農(nóng)學(xué)意義
        1.1.3 生物炭對(duì)作物的效應(yīng)
        1.1.4 生物炭對(duì)土壤的效應(yīng)
        1.1.5 生物炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用前景
    1.2 土壤改良措施概述
        1.2.1 物理措施改良土壤
        1.2.2 化學(xué)措施改良土壤
        1.2.3 生物措施改良土壤
        1.2.4 水利工程措施改良土壤
        1.2.5 土壤改良措施面臨的挑戰(zhàn)
第二章 研究意義、內(nèi)容和技術(shù)路線
    2.1 研究的目的與意義
    2.2 研究?jī)?nèi)容
    2.3 技術(shù)路線
第三章 生物炭理化性質(zhì)的表征
    3.1 生物炭的表征方法
        3.1.1 生物炭樣品
        3.1.2 生物炭形態(tài)與物理特性表征方法
        3.1.3 生物炭結(jié)構(gòu)與化學(xué)特性表征方法
    3.2 生物炭的形態(tài)與物理特性
        3.2.1 生物炭的形態(tài)
        3.2.2 生物炭的孔隙
    3.3 生物炭的結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)
        3.3.1 生物炭的結(jié)構(gòu)
        3.3.2 生物炭的礦物組成
        3.3.3 生物炭的化學(xué)性質(zhì)和養(yǎng)分組成
    3.4 小結(jié)
第四章 生物炭對(duì)土壤物理性質(zhì)的改良作用
    4.1 材料和方法
        4.1.1 試驗(yàn)材料
        4.1.2 培育試驗(yàn)
        4.1.3 測(cè)定方法
        4.1.4 數(shù)據(jù)處理
    4.2 生物炭對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響
        4.2.1 生物炭對(duì)土壤pH的影響
        4.2.2 生物炭對(duì)土壤交換性酸的影響
    4.3 生物炭對(duì)土壤養(yǎng)分的影響
        4.3.1 生物炭對(duì)養(yǎng)分含量的影響
        4.3.2 生物炭對(duì)土壤交換性陽(yáng)離子的影響
    4.4 生物炭對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響
        4.4.1 生物炭對(duì)土壤水分特征曲線的影響
        4.4.2 生物炭對(duì)土壤結(jié)持性的影響
        4.4.3 生物炭對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響
        4.4.4 生物炭對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響
    4.5 生物炭與土壤相互作用機(jī)制
第五章 結(jié)論
    5.1 研究結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 今后研究方向
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介

【參考文獻(xiàn)】

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