梧桐絮生物炭的制备及其在土壤改良中的应用

论文摘要

梧桐絮是一种磷素和钾素含量较高的物质,为了有效利用这一生物质资源,研究选用梧桐絮为原料,经过高温热解制备生物炭,用于改良土壤。首先对不同热解温度所得生物炭进行表征和对比,以选取最适热解温度;在土壤中投加不同比例的生物炭进行土壤培养实验,一个月后测定土壤的pH值、有机质含量、阳离子交换量、有效磷和有效钾的含量、酶活性等指标,以评价生物炭对土壤性质的影响;通过土壤微生物多样性分析,对经生物炭培养前后的土壤样品进行群落结构分析及环境因子相关性分析,探究生物炭的施入对土壤微生物的影响;设计盆栽试验,测定生物炭投加前后作物的生长指标及养分吸收情况,探究生物炭对作物生长的影响。试验获得的主要研究结果如下:（1）梧桐絮具有磷素和钾素含量高的优点（分别为14.18±2.84 g/kg和14.05±4.57g/kg）;通过不同热解温度生物炭的表征和对比,400℃生物炭中P和K的含量相对最高,因此选取400℃为最适热解温度;（2）添加生物炭培养后,土壤pH由5.7提高至6.5-7.5;当生物炭投加量为6%时,土壤中有机质的含量比对照组提高了109.2%;土壤阳离子交换量提高了485.6%;土壤中有效磷和有效钾的含量分别比原土增加了62.1%和260.5%;土壤中蔗糖酶和脲酶的活性也有所增强。生物炭掺入土壤后降低了土壤微生物的丰度和多样性,改变了土壤微生物的菌群结构,其中厚壁菌门（Firmicutes）比例的增加有利于土壤中有机物的降解,可将难分解的大分子物质分解成易于利用的小分子物质。同时微生物群落结构的变化也对土壤的理化性质有所影响,其中与土壤性质的变化密切相关的菌属为Nocardioides和unculturedbacteriumfAnaerolineaceae菌属。（3）生物炭的施入提高了作物的出苗率、株高、根长和根冠比,在生物炭投加量为2%时效果最好。作物中磷和钾的含量均有提高,茎部中P和K最大比对照组提高了22.2%和10.8%,根部中P和K最大比对照组提高了13.6%和150.7%。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 生物炭概述

1.2 生物炭的性质

1.2.1 生物炭的组成成分

1.2.2 生物炭的结构特性

1.2.3 生物炭的稳定性

1.3 生物炭在土壤改良中的应用

1.3.1 生物炭对土壤物理性质的影响

1.3.2 生物炭对土壤化学性质的影响

1.3.3 生物炭对土壤微生物的影响

1.3.4 生物炭对土壤肥力及作物生长的影响

1.3.5 生物炭对土壤酶活性的影响

1.4 梧桐絮简介

1.5 研究目的与研究内容

1.5.1 研究目的及意义

1.5.2 研究内容

1.5.3 技术路线

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 试验用梧桐絮

2.1.2 供试土壤

2.1.3 实验设备及药剂

2.2 梧桐絮分析和梧桐絮生物炭表征

2.2.1 梧桐絮中重金属及P和 K含量的测定

2.2.2 梧桐絮生物炭的表征

2.3 土壤理化性质分析方法

2.3.1 土壤pH值的测定

2.3.2 土壤OM的测定

2.3.3 土壤有效钾含量的测定

2.3.4 土壤有效磷含量的测定

2.3.5 土壤阳离子交换量的测定

2.3.6 土壤盐基饱和度的测定

2.3.7 土壤脲酶活性的测定

2.3.8 土壤转化酶活性的测定

2.4 土壤微生物群落结构分析方法

2.4.1 DNA提取

2.4.2 高通量Miseq测序

2.4.3 PCR扩增

2.5 小麦盆栽试验分析方法

2.5.1 出苗率的测定

2.5.2 株高和根长的测量

2.5.3 根冠比的计算

2.5.4 小麦中P和 K含量的测定

2.6 显著性分析

3 梧桐絮生物炭的制备与表征

3.1 引言

3.2 梧桐絮分析

3.2.1 梧桐絮中重金属含量分析

3.2.2 梧桐絮中养分含量分析

3.2.3 梧桐絮热重分析

3.3 梧桐絮生物炭制备与表征

3.3.1 梧桐絮生物炭的制备

3.3.2 梧桐絮生物炭的产率

3.3.3 梧桐絮生物炭的pH

3.3.4 梧桐絮生物炭中总磷和总钾的含量

3.3.5 梧桐絮生物炭中重金属的含量

3.3.6 梧桐絮生物炭元素分析

3.3.7 梧桐絮生物炭微观形貌分析

3.3.8 梧桐絮生物炭FTIR分析

3.3.9 梧桐絮热解过程原位红外光谱图分析

3.3.10 梧桐絮生物炭Zeta电位分析

3.3.11 梧桐絮生物炭与其他生物炭的对比

3.4 小结

4 梧桐絮生物炭对土壤性质和土壤微生物的影响

4.1 梧桐絮生物炭对土壤性质的影响

4.1.1 引言

4.1.2 原土性质表征

4.1.3 梧桐絮生物炭对土壤pH的影响

4.1.4 梧桐絮生物炭对土壤有机质含量的影响

4.1.5 梧桐絮生物炭对土壤阳离子交换量的影响

4.1.6 梧桐絮生物炭对土壤盐基饱和度的影响

4.1.7 梧桐絮生物炭对土壤有效磷和有效钾含量的影响

4.1.8 梧桐絮生物炭对土壤脲酶和转化酶活性的影响

4.1.9 小结

4.2 梧桐絮生物炭对土壤微生物的影响

4.2.1 引言

4.2.2 土壤微生物群落多样性分析

4.2.3 土壤微生物群落结构及功能菌群分析

4.2.4 土壤微生物群落结构与环境因子相关性分析

4.2.5 小结

5 梧桐絮生物炭对小麦生长情况的影响

5.1 引言

5.2 梧桐絮生物炭对小麦出苗率的影响

5.3 梧桐絮生物炭对小麦株高和根长的影响

5.4 梧桐絮生物炭对小麦根冠比的影响

5.5 梧桐絮生物炭对小麦中磷和钾含量的影响

5.6 小结

6 研究结论及展望

6.1 研究结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王雅伦

导师: 孙秀云

关键词: 梧桐絮生物炭,土壤改良,微生物,作物生长

来源: 南京理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学

单位: 南京理工大学

基金: 江苏省环境保护项目基金“酸洗污泥的减量化,无害化处置技术研究与工程示范课题”(批准号:201118)

分类号: S156

DOI: 10.27241/d.cnki.gnjgu.2019.000509

总页数: 74

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