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作者：江家彬贵州大学

学位级别：硕士

水稻土作为陆地生态系统中重要的有机碳库之一,具有较强的固碳潜力,在缓解全球变暖的过程中起着重要作用。其中,土壤有机碳和铁矿物之间的相互作用是影响土壤有机碳矿化和固定的关键环节。本研究通过C同位素示踪技术结合室内模拟试验,... 详细信息

水稻土作为陆地生态系统中重要的有机碳库之一,具有较强的固碳潜力,在缓解全球变暖的过程中起着重要作用。其中,土壤有机碳和铁矿物之间的相互作用是影响土壤有机碳矿化和固定的关键环节。本研究通过C同位素示踪技术结合室内模拟试验,探究在淹水稻田土壤中水铁矿(Fh)和生物质炭(BC)的添加对秸秆(S)在土壤中周转和稳定的作用机制。本研究较为系统的研究了铁氧化物和生物质炭添加对秸秆还田后在土壤中矿化、周转及其稳定的作用机制;对揭示田间常见的铁矿物和生物质炭施用模式对秸秆还田后在土壤中的稳定机制、提高稻田土壤碳固持潜力、科学施用生物质炭以及对减缓全球变暖等方面具有重要意义。主要研究结果如下:(1)Fh和BC的添加都能使秸秆与土壤有机碳矿化产生的CO和CH增加。与单独添加S相比,S+Fh和S+BC的添加分别促进了29.6%秸秆碳矿化和55.7%的土壤原有有机碳的矿化,Fh和BC混合添加使CO释放量增加了17.0%,使CH释放降低了46.7%,整体上降低了29.7%的秸秆矿化率,增强了秸秆碳在土壤中的抗分解能力;其次,Fh和BC的添加增加了秸秆碳在快速转化碳库中的分配比例,而这一比例在Fh和BC混合添加时则显著降低;Fh的添加延长了秸秆碳在土壤中的滞留时间,增强了秸秆碳在土壤中的稳定性;而Fh+BC的添加减少了秸秆碳在土壤中的滞留时间;与单独添加S相比,S+Fh的添加使CO激发效应提高了60.3%,使CH激发效应降低了4.2%,即促进了56.1%的土壤原有有机碳矿化;而BC的添加使S+Fh的PE和PE分别降低了40.8%和42.2%,引起了强烈的负激发效应。(2)Fh的添加抑制了秸秆碳向DOC的转化,使DOC平均含量降低了54.9%;而BC和Fh+BC的添加分别促进了15.4%和13.5%的秸秆碳转化为DOC。其次,Fh和BC的添加在初期(3 d和28 d)使秸秆碳转化为土壤MBC的量增加了0.01～1.00倍,提高了微生物对秸秆碳的利用效率;而在后期(70 d和150 d)降低了0.38～0.51倍,使更多的秸秆碳以CO的形式释放到大气中,降低了微生物对秸秆碳的利用效率;与单独添加S相比,S+Fh、S+BC和S+Fh+BC的添加在初期通过提高水解酶(N-Ac和Phos)活性增加了土壤养分(NH-N和Olsen-P)含量,在后期随着水解酶活性降低,土壤养分含量也逐渐减少,且Fh对水解酶的促进作用强于BC。(3)Fh和BC的吸附作用增强了秸秆碳在土壤中的稳定性,Fh和BC的添加在初期(3 d和28 d)促进了23.9%～39.1%的秸秆碳转化为SOC;而在后期(70 d和150 d),Fh和BC的添加使SOC降低了32.7%～38.3%,加速了微生物对SOC的利用。其次,与单独添加S相比,S+Fh、S+BC和S+Fh+BC的添加分别促进了30.4%、8.0%和51.6%的>0.25 mm团聚体形成,而抑制了0.053 mm～0.25 mm和0.25 mm团聚体和碳在土壤中的稳定性,而BC和Fh+BC的添加无显著差异;通过冗余分析和多元逐步回归分析表明,Fh和BC添加后土壤养分(DOC、NH-N、NO-N和Olsen-P)对于秸秆碳的矿化具有重要解释意义。具体表现为:土壤DOC、NH-N和NO-N均直接负作用于秸秆碳的矿化,而Olsen-P对秸秆碳矿化表现为正作用。

关键词：水稻土秸秆还田活性铁氧化物有机碳矿化有机碳稳定

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不同植被恢复措施对侵蚀地土壤有机碳库及其稳定性的影响

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福建农业 2015年第6期 187-188页

作者：陶敬贤福建省龙岩市长汀县林业局

植被恢复对水土流失区土壤有机碳固定具有重要的作用。本研究通过室内培养法,以未治理地为对照,选取了2种植被恢复措施的土壤,且分为表层和深层土壤为研究对象。结果表明:植被恢复显著提高了土壤有机碳的含量,表层0cm-10cm土壤分别提高... 详细信息

植被恢复对水土流失区土壤有机碳固定具有重要的作用。本研究通过室内培养法,以未治理地为对照,选取了2种植被恢复措施的土壤,且分为表层和深层土壤为研究对象。结果表明:植被恢复显著提高了土壤有机碳的含量,表层0cm-10cm土壤分别提高了566%和325%;马尾松林和板栗园表层土壤有机碳矿化量分别是未治理地的3.6倍和1.3倍;而深层土壤分别是未治理地的2.1倍和1.1倍;植被恢复后,土壤有机碳稳定性显著提高,对深层土壤有机碳稳定性影响高于表层土壤。因此,植被恢复对于侵蚀退化地土壤有机碳的长期固定具有重要的作用,治理过程中应尽量减少人为干扰。

关键词：植被恢复水土流失区深层土壤有机碳稳定

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三种工业固废与有机肥合成复合体的稳定机制研究

三种工业固废与有机肥合成复合体的稳定机制研究

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作者：普治华昆明理工大学

学位级别：硕士

大宗工业固废的处置以及资源化利用一直是环境领域的热点问题,但目前由工业固废大量堆积带来的环境风险问题未能很好的解决。作为一种“二次资源”,工业固废主要应用于于建材与工业辅料,而在农业与土壤方面的应用较少,因此,工业固废的... 详细信息

大宗工业固废的处置以及资源化利用一直是环境领域的热点问题,但目前由工业固废大量堆积带来的环境风险问题未能很好的解决。作为一种“二次资源”,工业固废主要应用于于建材与工业辅料,而在农业与土壤方面的应用较少,因此,工业固废的综合利用率及利用途径急需提高与拓展。土壤中的有机碳更替对于全球碳循环的影响较大,在农业耕作中通过施用有机肥能够有效增加土壤有机碳含量,然而有机肥肥效缓慢,长期过量施用造成资源浪费,甚至会造成有机碳的流失和水体的污染。此外,有机肥具有丰富的微生物可利用碳源,可以快速的被生物降解,也会促使土壤碳向大气中排放温室气体。其他研究表明土壤有机碳与矿物相互作用形成有机-无机复合体是土壤碳稳定的重要机制。因此,如何提升有机肥施用并稳定于土壤是亟待解决的问题,研究土壤有机碳与矿物相互作用形成有机-无机复合体的作用机制具有重要的科学意义。本研究选取了三种云南典型的,含有Ca、Fe、Al的大宗工业固废,磷石膏、粉煤灰、赤泥,并选用蚯蚓粪有机肥和腐殖土,通过物理合成与水热合成两种方法制备三种工业固废与蚯蚓粪肥/腐殖土形成的有机-无机复合体,探索工业固废固废对有机质的吸附能力,固废与有机质之间的相互作用机制,以及固废肥料复合体的抗氧化性能。通过实验研究得到的主要获得结果如下:(1)物理合成复合体中,通过固废对肥料DOM的吸附实验探究固废对有机碳的负载能力及稳定机制。吸附后的傅里叶红外光谱分析表明,固废材料主要吸附的是DOM中的芳香族碳,并通过表面吸附及金属离子的配体交换作用固持稳定有机碳。吸附等温线结果表明,固废材料对肥料DOM均为非线性吸附。磷石膏对于两种肥料DOM的吸附较粉煤灰高,赤泥的少量添加提升其对这两种肥料中DOM的吸附容量,说明因赤泥添加而引入的Fe提升了吸附容量。磷石膏在添加赤泥后的吸附容量是最大的,但仍然低于粘土矿物与金属氧化物对有机碳的吸附量。(2)水热合成复合体中,通过密度分级探究水热固废对于有机碳的负载能力及稳定机制。密度分级后,水热复合体重组分的碳含量及FT-IR分析表明,水热过程中,固废一样通过表面吸附及配体交换与有机碳结合。水热后固废对于有机碳的负载能力相比原始固废显著提升,这是由于水热后固废的比表面积增加,肥料芳香族碳相比原始肥料提升,固废中金属氧化物在水热反应下脱氧而与有机碳结合,从而提高固废对于有机碳的负载能力。(3)通过HO对物理及水热合成复合体的氧化,探究了不同复合体的化学氧化稳定性。氧化后的碳损失及FT-IR分析表明,两种肥料在水热后抗氧化能力提高,因为水热后肥料的芳香程度升高。复合体的抗氧化性能较原始肥料增加,说明通过表面吸附与配体交换与固废结合的有机碳较为稳定。赤泥的添加降低了复合体的抗氧化性能,主要由于Fe的引入催化了氧化作用。水热复合体的化学氧化稳定性相比物理复合体下降,固废在水热过程中脱氧的金属离子提升了有机碳负载量的同时,也降低了复合体的抗氧化性能。综上所述,经本文研究发现,磷石膏对于有机碳的负载能力强于粉煤灰,赤泥的添加能够提高两种固废负载肥料中有机碳的能力,水热合成能够提升三种固废对有机碳负载量的同时,也降低了有机-无机复合体的抗氧化性能。因此,从研究得到将固废用于固持稳定有机碳是具有可行性的,本研究对于工业固废的资源化利用以及有机-无机复合体的合成研究具有一定指导意义。

关键词：工业固废资源化利用有机肥有机-无机复合体有机碳稳定

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