检索结果-南通市图书馆

作者：李培源兰州交通大学

学位级别：硕士

近年来,微塑料和抗生素因造成了严重的环境问题受到了人们的广泛关注。微塑料具有体积小、迁移和负载能力强等特点,可作为环境中污染物良好的载体,影响污染物的迁移和转化。土壤中微塑料的含量约占陆地微塑料含量的80%,进入到土壤环境... 详细信息

近年来,微塑料和抗生素因造成了严重的环境问题受到了人们的广泛关注。微塑料具有体积小、迁移和负载能力强等特点,可作为环境中污染物良好的载体,影响污染物的迁移和转化。土壤中微塑料的含量约占陆地微塑料含量的80%,进入到土壤环境中的微塑料会被不同程度的老化,老化微塑料对环境污染物的吸附是认识污染物环境行为的关键。抗生素通过土壤改良剂施用、污水灌溉和有机肥使用等途径进入土壤后会导致抗生素在土壤中大量残留,然而微塑料进入到土壤环境后对抗生素在土壤中的迁移及土壤对抗生素的吸附影响研究较少。土壤中微塑料的占比、微塑料老化如何影响土壤对抗生素的吸附目前研究的不够系统。外源性溶解有机质（DOM）对土壤吸附起重要作用,对于了解存在有DOM时微塑料对土壤吸附典型抗生素的吸附行为具有重要意义。本研究以聚苯乙烯微塑料（PS）为微塑料代表,对PS进行紫外老化处理,将老化后的微塑料记为UV-PS。以土壤环境中检出率较高的抗生素-左氧氟沙星（LEV）为研究对象,以西北地区广泛分布的淡灰钙土为供试土壤,选取溶解性有机质富里酸（FA）作为外源性DOM。通过批平衡实验探究老化作用对PS吸附LEV的影响机制,以及PS存在下淡灰钙土吸附LEV和FA对微塑料-土壤体系吸附LEV的影响,取得的主要研究结果如下:（1）老化使得微塑料表面发黄,增大了PS表面粗糙与褶皱程度。UV-PS对LEV的吸附量大于PS对LEV的吸附量。PS和UV-PS对LEV的吸附动力学数据均能被准二级动力学方程很好地描述。Freundlich模型拟合所得R在等温吸附模型中是最大的,表明PS和UV-PS对LEV的吸附主要以多分子层不均匀吸附为主。溶液p H对PS和UV-PS吸附LEV影响较大,在p H=7时PS和UV-PS对LEV的吸附值达到最大,过高或过低的溶液p H均不利于PS和UV-PS吸附LEV。溶液中K对UV-PS吸附LEV的表现为低浓度促进,高浓度抑制。Na、NH和Mg三种离子均抑制PS和UV-PS对LEV的吸附。通过动力学拟合数据、不同p H值下PS和UV-PS对LEV的吸附效果,结合傅里叶红外光谱（FTIR）表征结果得出,PS和UV-PS对LEV吸附机制主要有静电吸引、氢键作用和π-π相互作用。（2）淡灰钙土中添加老化前后不同质量的PS后,对淡灰钙土吸附LEV均有促进作用。可能的原因是PS进入到淡灰钙土后增加了淡灰钙土的孔隙结构,而且淡灰钙土组成中含有一定的黏粒性物质使得淡灰钙土胶体容易团聚,PS进入到淡灰钙土使得淡灰钙土颗粒之间相互分散,PS在微塑料-土壤体系中占比越大,分散效果越强。而老化之后的PS由于具有更多的褶皱和粗糙度,增强了这种分散作用,所以吸附量增大。微塑料-土壤体系对LEV的吸附是一个自发的、混乱度减小的过程。微塑料对淡灰钙土吸附LEV在p H=3时达到最大吸附值,随着p H增大吸附量逐渐减小。当溶液中存在NH时,对微塑料-土壤体系吸附LEV有促进作用,Na、Mg和K三种离子则对微塑料-淡灰钙土体系吸附LEV表现出抑制作用,当微塑料-土壤体系中离子强度增大时,微塑料-土壤体系由于离子和LEV竞争体系表面吸附位点,从而使微塑料-土壤体系对LEV的吸附能力减弱。通过p H和离子强度对吸附的影响,结合动力学拟合数据和FTIR分析得出微塑料-土壤体系对LEV的机制主要有氢键作用、静电引力和π-π相互作用等,而且由于淡灰钙土存在有一定的孔隙结构,因此孔填充也是影响微塑料-土壤体系吸附LEV的一个因素。（3）向微塑料-土壤体系添加富里酸（FA）,土壤+FA、土壤+1%PS+FA和土壤+1%UV-PS+FA三种体系对LEV的吸附量较未含FA的微塑料-土壤体系对LEV的吸附量增加明显。通过对FA进行红外光谱表征,结果显示,FA中含有大量的活性官能团,FA中的缺电子位可以与LEV分子中的富电子基团发生亲核加成反应从而使得LEV分子被吸附。三种体系对LEV的等温线吸附行为均能被Temkin模型很好地拟合,表明在吸附过程中吸附热随覆盖度的变化响应程度敏感。酸性条件更有利于体系对LEV的吸附。溶液中离子会产生竞争吸附作用,同价态但不同离子对吸附的抑制作用表现出不一样的效果,吸附效果一定程度上受溶液中离子类型和浓度的影响。结合实验结果和FTIR表征分析,土壤-FA和微塑料-土壤-FA体系对LEV的吸附机制主要有氢键作用、π-π相互作用、疏水分配作用、范德华力和静电引力作用。

关键词：微塑料淡灰钙土左氧氟沙星吸附特性溶解性有机质

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不同培肥方式对伊犁新垦区淡灰钙土的熟化效果

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干旱区研究 2013年第1期30卷 29-34页

作者：闫俊杰乔木田长彦周生斌卢磊中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

针对伊犁新垦区淡灰钙土土壤肥力不高的特点,设计了4种土壤熟化处理措施(无施肥,CK;施氮磷钾肥,NPK;施氮磷钾+糠醛渣,NPKK;施氮磷钾+秸秆还田,NPKJ),进行3 a定点试验。应用模糊数学(Fuzzy)综合评判法,计算不同熟化处理下土壤的综合肥力... 详细信息

针对伊犁新垦区淡灰钙土土壤肥力不高的特点,设计了4种土壤熟化处理措施(无施肥,CK;施氮磷钾肥,NPK;施氮磷钾+糠醛渣,NPKK;施氮磷钾+秸秆还田,NPKJ),进行3 a定点试验。应用模糊数学(Fuzzy)综合评判法,计算不同熟化处理下土壤的综合肥力指数(IFI)。在不同熟化方式下,对比分析单项土壤肥力指标与综合肥力指数以及作物产量。结果表明:增施有机物对土壤养分含量均有提高,同时还可以有效降低土壤pH和土壤容重,其中以增施糠醛渣效果最明显;综合肥力评价表明,施氮磷钾+糠醛渣的土壤肥力综合指数最高,达0.826,施氮磷钾+秸秆还田高于单施氮磷钾肥或不施肥;增施有机物是提高土壤综合肥力的有效方法,但有机物中养分的释放存在一定延后性。

关键词：淡灰钙土培肥方式土壤肥力新垦区土壤熟化伊犁新疆

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不同生物质炭对铅污染淡灰钙土的性质与铅形态变化的影响

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农业环境科学学报 2016年第3期35卷 455-462页

作者：许仁智赵保卫马锋锋李烨炜王璐兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

通过盆栽试验研究了Pb污染淡灰钙土中施加不同量鸡粪衍生生物质炭(CBC)和油菜秸秆衍生生物质炭(RBC)后,土壤性质变化及基于BCR 4步连续提取法的土壤Pb形态转化特征,并通过逐步回归分析探讨了土壤性质变化与Pb形态转化间的相关性。结果显... 详细信息

通过盆栽试验研究了Pb污染淡灰钙土中施加不同量鸡粪衍生生物质炭(CBC)和油菜秸秆衍生生物质炭(RBC)后,土壤性质变化及基于BCR 4步连续提取法的土壤Pb形态转化特征,并通过逐步回归分析探讨了土壤性质变化与Pb形态转化间的相关性。结果显示:随生物质炭施加量的增加,Pb污染淡灰钙土中Pb形态向更稳定态转化,CBC(RBC)施加量为15%时,酸可提取态Pb百分含量分别下降17.04%(12.3%)。当生物质炭处理水平在10%以下时,RBC施入Pb污染淡灰钙土后对Pb的固定作用更加明显;施加量10%以上时,CBC施加后对Pb的固定效果更占优势。随CBC施加量的增加,土壤p H值、碳酸盐含量、有机质含量显著增加(最大增幅分别为11.36%、6.7%、419.13%),并与Pb形态转化相关性显著(P土壤p H值显著增加(最大增幅10.99%)是影响酸可提取态Pb转化的重要因素,而有机质含量显著增加(最大增幅1 334.56%)对铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态Pb的转化影响显著。由于土壤p H过大会降低土壤质量,建议RBC施加量在10%以内,而CBC的施加量应小于5%。

关键词： Pb 淡灰钙土生物质炭土壤性质重金属形态

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不同种植年限下玉米田淡灰钙土有机碳组分变化特征研究

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玉米科学 2016年第1期24卷 137-141,147页

作者：吴利晓柳伟祥何进勤桂林国王世荣宁夏大学农学院银川750021 宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002

以宁夏吴忠市红寺堡不同种植年限的淡灰钙土为研究对象,用物理-化学联合分组方法研究土壤全碳和有机碳不同组分随种植年限的变化。结果表明,淡灰钙土全碳含量最高为20.12 g/kg,有机碳含量最高为8.84 g/kg,与碳饱和相距甚远;土壤全碳和... 详细信息

以宁夏吴忠市红寺堡不同种植年限的淡灰钙土为研究对象,用物理-化学联合分组方法研究土壤全碳和有机碳不同组分随种植年限的变化。结果表明,淡灰钙土全碳含量最高为20.12 g/kg,有机碳含量最高为8.84 g/kg,与碳饱和相距甚远;土壤全碳和有机碳随着种植年限的增加,短期内呈上下波动的曲线,全碳呈上升趋势,有机碳呈下降趋势。游离态颗粒有机碳含量最高,其次为物理保护有机碳,然后为化学保护有机碳,生物化学保护有机碳所占比例最小。粗颗粒组分有机碳与种植年限呈负相关,细颗粒组分有机碳与种植年限呈正相关。

关键词：玉米淡灰钙土物理-化学联合分组有机碳种植年限

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施肥对淡灰钙土春玉米产量和土壤水盐运移的影响

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水土保持研究 2014年第5期21卷 126-131页

作者：梁锦秀赵营郭鑫年周涛宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002

在宁夏灌区淡灰钙土上,通过田间试验的方法,研究了喷灌和漫灌条件下不同氮磷钾施用量对春玉米产量和土壤水盐运移动态的影响。结果表明:不同施肥处理的平均产量为6.9~13.2t/hm2,变异系数为2.7%~13.6%。相对于对照处理,不同氮磷钾配比都... 详细信息

在宁夏灌区淡灰钙土上,通过田间试验的方法,研究了喷灌和漫灌条件下不同氮磷钾施用量对春玉米产量和土壤水盐运移动态的影响。结果表明:不同施肥处理的平均产量为6.9~13.2t/hm2,变异系数为2.7%~13.6%。相对于对照处理,不同氮磷钾配比都能显著提高产量(不施氮肥处理除外,P钾肥>磷肥。在玉米生育期内,喷灌更有利于0—20cm和20—50cm土层土壤水分分布的均匀性,而漫灌造成土壤水分向深层50—80cm运移。在喷灌条件下,土壤盐分通常表聚在0—20cm土层,其最高含量可达2.11g/kg,而漫灌使盐分向深层土壤运移,50—80cm土层盐分含量达0.53~1.07g/kg。因此,在淡灰钙土春玉米种植条件下,喷灌配合氮磷钾施肥可显著增产,但其对耕层土壤的洗盐效果不及漫灌施肥。

关键词：喷灌施肥淡灰钙土春玉米产量土壤水盐运移

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有氧条件下油菜秸秆生物质炭对淡灰钙土中硫形态转化及微生物群落的影响

有氧条件下油菜秸秆生物质炭对淡灰钙土中硫形态转化及微生物群落...

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作者：陈艳雪兰州交通大学

学位级别：硕士

营养元素的存在形态及其转化直接影响到植物的生长和代谢,科学且有效地利用土壤中营养元素,使其转化为作物可直接利用的形态,对提高作物产量和改良农业生态环境大有裨益。硫元素是作物生长发育不可缺少的营养元素,就需要量而言仅次于氮... 详细信息

营养元素的存在形态及其转化直接影响到植物的生长和代谢,科学且有效地利用土壤中营养元素,使其转化为作物可直接利用的形态,对提高作物产量和改良农业生态环境大有裨益。硫元素是作物生长发育不可缺少的营养元素,就需要量而言仅次于氮、磷和钾。硫在土壤中含量虽较少,但却是土壤物质循环的重要组成部分,参与多种化学平衡反应。硫素在土壤中的氧化与还原作用对土壤生态环境具有重要意义。然而,由于自然淋滤作用和长期施肥不平衡现象,加之为防止大气污染的限制硫排放政策的实施,土壤缺硫问题日益严重。淡灰钙土是我国西北地区主要的土壤类型之一,土壤贫瘠,肥力水平低,孔隙率低,透水性差,营养元素淋失严重。兰州地区施肥以尿素和磷肥复合肥、碳氨肥料为主,导致土壤潜在缺硫。因此,充分利用土壤中硫素,将还原态的硫氧化成植物能直接利用的硫酸盐化合物对促进植物生长、改良土壤硫素缺失现状非常重要。生物质炭是将生物质在限氧条件下热解得到的多孔、富碳且高度芳香化的物质。其比表面积大,孔隙结构发达,在环境修复和土壤改良等领域应用价值高,已然得到学术界的广泛关注。目前,关于生物质炭对土壤中氮和磷的影响研究较多,然而,对硫的研究却极为鲜见。因此,本文选取油菜秸秆在300℃和600℃下制备生物质炭(分别标记为BS300和BS600),而后,将两种生物质炭分别以0%、1%、3%和5%的比例与淡灰钙土混合(分别记为CK、BS3001、BS3003、BS3005和CK、BS6001、BS6003、BS6005),在有氧条件下,25±1℃恒温培育12周。分析在不同生物质炭的施加量时,土壤理化性质、酶活性和各种形态硫的含量随培育时间的变化情况,研究生物质炭施加量对土壤理化性质及硫形态转化的影响。利用高通量测序技术,分析施加生物质炭后,土壤中微生物数量、丰度、群落结构及其多样性的变化情况。为生物质炭在改良土壤环境的应用提供理论参考。主要研究结果有:(1)生物质炭施入土壤中,可增大土壤pH值、电导率、有机质含量和脲酶活性,对过氧化氢酶影响较小。生物质炭对土壤理化性质的影响与培育时间有关,与生物质炭的施加量有关。土壤pH值和电导率随时间呈先增后减再增大的趋势;土壤有机质含量随时间变化先增大后减小;土壤脲酶活性随时间变化而呈先增大后减小趋势。培育12周之后,这些指标的值与其初始值相比,增减幅度不同。BS300施加量为0%、1%、3%和5%时,pH值的增幅分别为3.2%、4.7%、3.1%和0.7%;电导率的增幅分别为47.5%、18.3%、9.9%和-14.3%;施加0%、1%、3%和5%BS600后pH值与初始值相比分别减小了-3.2%、1.9%、4.9%和3.3%;电导率的增幅分别为47.5%、51.7%、25.4%和27.2%。土壤pH值、电导率、有机质含量都随生物质炭施加量的增加而显著增大,培养周期结束时测得,BS300和BS600施加量为1%、3%、5%时,土壤pH值比对照组分别增大了5.4%、7.8%、9.7%和6.3%、12.6%、18.1%;土壤电导率比对照组分别增加了23.4%、71.4%、78.9%和41.1%、90.9%、178.6%;有机质含量均为对照组的2倍以上。土壤脲酶活性随BS300施加量的增大而减小,且呈显著性差异,过氧化氢酶活性随生物质炭施加量无显著性变化。(2)土壤中各种形态硫的含量随培育时间变化而变化,其变化幅度随着生物质炭施加量不同而不同。土壤全硫、水溶态硫、吸附态硫和盐酸可溶态硫含量随培育时间的变化规律均为先减后增再减小,有机硫含量呈先增后减趋势。培育12周之后,各形态硫的含量与其初始值相比,增减幅度不同。BS300施加量为0%、1%、3%和5%时,全硫含量减小的幅度分别为25.8%、30.4%、25.4%和26.6%;水溶态硫减小幅度分别为58.9%、57.2%、30.2%和66.9%,吸附态硫减小幅度分别为54.6%、62.2%、69.2%和72.2%,盐酸可溶态硫减小幅度分别为51.3%、50.2%、50.0%和57.8%;BS600施加量为0%、1%、3%和5%时,水溶态硫减小幅度分别为58.9%、52.2%、53.7%和49.3%,吸附态硫减小幅度分别为54.6%、66.0%、64.5%和66.9%,盐酸可溶态硫增大的幅度分别为-51.3%、3.4%、14.2%和28.5%。此外,各种形态硫的含量随生物质炭施加量不同而呈显著性差异。水溶态硫和盐酸可溶态硫的含量随BS300施加量的增加而先增后减,且差异显著,随BS600施加量增加而显著增加;吸附态硫含硫随BS300施加量的变化不显著,随BS600施加量增大而增大,但无显著性差异。(3)培育12周之后,施加生物质炭的土壤与未施加生物质炭的土壤相比,微生物群落的OTU数量减少,均匀度降低,OTU丰度增加。随着生

关键词：生物质炭淡灰钙土硫微生物多样性

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生物炭的制备、表征及其对淡灰钙土吸附—解吸硫的影响研究

生物炭的制备、表征及其对淡灰钙土吸附—解吸硫的影响研究

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作者：康学辉兰州交通大学

学位级别：硕士

生物炭(Biochar)一般是指生物质(如秸秆、农产品加工残渣、畜禽类粪便等农林废弃物)的不完全燃烧或在缺氧条件下热解所产生的稳定的富碳产物,具有非常丰富的孔洞结构、表面官能团和表面电荷等特征,比表面积大,吸附性能强,输入土壤后将... 详细信息

生物炭(Biochar)一般是指生物质(如秸秆、农产品加工残渣、畜禽类粪便等农林废弃物)的不完全燃烧或在缺氧条件下热解所产生的稳定的富碳产物,具有非常丰富的孔洞结构、表面官能团和表面电荷等特征,比表面积大,吸附性能强,输入土壤后将影响土壤营养元素的界面过程和迁移性。此外,生物炭本身含有较丰富的矿质元素,能促进植物的生长发育。生物炭作为一类新型的环境功能及土壤改良材料,不仅为农林废弃物质的资源化再利用提供了新思路,而且在对作物栽培和土壤养分固持等方面显现出巨大的潜力。可以预见生物炭对减少温室气体排放、土壤改良、土壤污染控制等应用中带来巨大的社会经济效益,并在生态学、土壤学和农林生产方面将会有更加广阔的应用前景。近年来,随着我国农业的发展,作物从土壤-植物系统中带走的硫越来越多,而向该系统中投入的外源硫的量却在减少,导致土壤的缺硫面积不断增大。我国作为农业大国,农作物秸秆和动物粪便资源非常丰富,但是对它们的资源化利用的技术还比较滞后,造成了生物质资源的浪费。为了解决生物质资源的浪费,提高生物质的资源化利用,国内外学者进行了系统的研究,其中生物炭的加工和在环境方面的利用是目前的一个研究热点。然而,国内外有关马铃薯秸秆和猪粪生物炭吸附硫方面的研究在已发表的文献中还鲜见报道研究。本研究采用马铃薯秸秆和猪粪为生物质材料,分别在300、500和700℃下热解炭化得到生物炭(分别标记为BPS300、BPS500、BPS700、BSM300、BSM500和BSM700)。经过优选,选择BPS700和BSM700进行后续的实验。通过扫描电镜、比表面及孔结构等方法对生物炭和淡灰钙土(LS)进行表征,明确吸附剂主要元素的组成和形貌特征。采用批平衡法研究生物炭、淡灰钙土以及加炭的淡灰钙土在不同时间、pH、浓度、温度等因素下对硫酸根离子吸附解吸的影响,为区域土壤生物炭应用、硫肥的施用及调控、保障农产品产量与质量提供理论依据。主要结论如下:(1)生物炭的灰分、产率跟炭化温度紧密相关,BPS和BSM的灰分都随着炭化温度的升高而增多,而产率出现相反的趋势。BPS的芳香化程度更高,而BSM的极性以及亲水性更强。随制备温度升高,BPS、BSM对硫酸根的吸附量都随之增大,所以选择BPS700和BSM700进行后续研究。BPS700和BSM700的比表面积大到小的顺序是BPS700>BSM700,而平均孔径有较大的区别为BSM700>BPS700。通过电镜扫描可以看出淡灰钙土没有明显的微孔结构,BPS700有更多细小的微孔结构,BSM700主要是团状的固态结构。BPS700和BSM700里面都有-OH、-COOH以及R-COO-R’,而LS淡灰钙土里面有大量的有机质和矿物元素。(2)研究了BPS700、BSM700、淡灰钙土以及加炭的淡灰钙土(标记为BPS700+LS、BSM700+LS)对SO的吸附特性。结果表明,BPS700、LS、BPS700+LS、BSM700以及BSM700+LS对硫酸根离子的吸附量随吸附时间的延长而增大,最后各自达到吸附平衡。在刚开始的两小时内,五种吸附剂对SO的吸附速率非常快,八小时后各自基本达到平衡,符合拟二级动力学模型。五种吸附剂对硫的吸附量均随初始浓度的增大而增大,Langmuir-Freundlich方程和Temkin方程拟合数据后的相关性更高。五种吸附剂对SO的吸附是一个吸热熵增的自发过程,升高温度,有利于它们对SO的吸附。升高pH,SO的吸附量减小,而吸附量仍是LS>BPS700+LS>BSM700+LS>BPS700>BSM700,共存阴离子NO对硫酸根吸附的影响不大。(3)研究了BPS700、LS、BPS700+LS、BSM700以及BSM700+LS对硫酸根离子的解吸特性。结果表明,随着时间的延长五种吸附剂对硫酸根的解吸量增加,最后达到解吸平衡。基本都在6 h左右达到解吸平衡,且硫酸根的解吸量大小顺序为LS>BPS700+LS>BSM700+LS>BPS700>BSM700,解吸动力学都符合拟二级动力学模型。随着初始吸附浓度的增大,五种吸附剂对硫酸根的解吸量慢慢增大。当溶液pH>4时硫酸根在生物炭上的解吸量显著增大;而当溶液pH值从2升高到6时,pH对硫酸根在淡灰钙土和加炭的淡灰钙土上的解吸作用影响不大,继续增大溶液pH值,硫酸根在淡灰钙土和加炭的淡灰钙土上的解吸量显著增大。硫酸根离子在淡灰钙土上的解吸量随温度的升高而增大,而对生物炭和炭加土的影响不大。

关键词：生物炭淡灰钙土表征吸附解吸硫

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生物质炭存在下淡灰钙土对SO42-的吸附作用及土柱中SO42-迁移的模拟研究

生物质炭存在下淡灰钙土对SO42-的吸附作用及土柱中SO42-迁移的模...

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作者：南旭军兰州交通大学

学位级别：硕士

土壤中营养元素的含量及其迁移转化直接影响植物的生长状态,充分利用土壤中的营养元素,对于保障粮食产量、控制面源污染具有重要意义。同时,生物质炭具有孔洞结构、表面电荷和表面官能团等特征,输入土壤后不仅对土壤的结构和性质产生影... 详细信息

土壤中营养元素的含量及其迁移转化直接影响植物的生长状态,充分利用土壤中的营养元素,对于保障粮食产量、控制面源污染具有重要意义。同时,生物质炭具有孔洞结构、表面电荷和表面官能团等特征,输入土壤后不仅对土壤的结构和性质产生影响,也必将影响土壤营养元素的界面过程和迁移性,为丰富生物炭减缓营养元素的淋溶损失提供科学的理论依据。因此,本文评述了生物质炭对植物营养元素的迁移转化的影响,对国内外研究状况进行阐述和总结。选择油菜秸秆生物质为原材料,通过缺氧热解制备生物质炭,研究了生物质炭对淡灰钙土(light sierozem,LS)吸附SO的影响及其机制;重点考察了土柱中SO迁移的影响,并利用CXTFIT2.1软件,拟合SO在混合介质中迁移的穿透曲线(breakthrough curves,BTCs);分析了淋滤后土柱中无机硫形态的变化。研究结果为区域生物炭的应用、区域土壤中硫素淋失控制与硫肥施用及调控具有重要的现实意义。主要结果有:(1)采用批平衡实验法,研究油菜秸秆生物质炭(BS600和BS300)、LS和1:9(w/w)炭土混合物(BS600/BS300-LS)对SO的吸附特性。考察了吸附时间、初始SO浓度、温度和pH值对吸附作用的影响,并探讨了吸附机理。结果表明,准二级动力学方程能较好的拟合BS600、BS300、BS600-LS、BS300-LS和LS对SO的吸附过程,LS对SO吸附达到平衡时所需要的时间少于其他四种吸附剂。采用Langmuir模型能较好的拟合SO吸附等温线。当初始溶液的浓度为500 mg·L时,五种吸附剂对SO最大吸附量按LS>BS600-LS>BS300-LS>BS600>BS300(28.63、26.81、23.01、19.57和17.61 mg·g)顺序下降。BS600和BS300的添加并没有提高淡灰钙土对SO的吸附能力。热力学研究表明五种吸附剂对SO的吸附反应是自发的过程。对吸附剂吸附前后的表征表明,BS600和BS300对SO的吸附主要是通过静电作用吸附,而LS对SO的吸附主要是静电作用和形成难溶性的CaSO4沉淀。(2)土柱淋滤实验研究了BS600和BS300对淡灰钙土土柱中SO迁移特性的影响,考察了土柱高度(5、10、15、和20 cm)、生物质炭的投加量(0%、5%、10%和15%)、初始溶液的pH值(3、5、7和9)和初始溶液的浓度(50、100、150和200 mg·L)对迁移过程的影响。结果表明,对非反应性溶质Br-在多孔介质中的迁移的BTCs为对称性的,并没有明显的拖尾现象。在淡灰钙土中添加相同比例的BS600和BS300以后,穿透平衡时孔隙体积没有显著的差异。增加生物质炭的投加量、土柱高度以及减小初始溶液的pH值和初始溶液的浓度,均会使穿透孔隙体积增大,即穿透时间延长,可以降低SO淋失,增加SO在淡灰钙土中的淋滤时间。考察生物质炭的投加量,土柱高度、初始溶液的pH值和浓度时,反应性溶质SO在多孔介质中的BTCs均呈现非对称性,且存在拖尾现象。(3)利用CXTFIT2.1软件,采用非平衡对流弥散方程(CEDnoneq)的两区模型(TRM)能够较好的拟合溶质迁移的BTCs。当添加不同比例的BS600和BS300后,用CDEeq拟合非反应性溶质Br-在土柱中的迁移获得水动力弥散参数(D),其值分别在0.47-0.11和0.48-0.79之间变化。用CXTFIT2.1软件拟合反应性溶质SO的BTCs,并且运用批平衡实验获得的阻滞因子(R1、R2)和模型获得的参数(Rmod)均能较好拟合反应性溶质迁移的BTCs,表明非平衡两区模型能够准确的描述SO在土壤中的迁移。两区模型拟合获得的传递系数(w)值均远远小于100,表明吸附点位差异造成的非平衡性对SO在混合介质中迁移起着主导作用;分行系数(b)值小于1,表明溶质的吸附反应存在着速率限制过程,一阶动力学速率系数(a)并没有明显的变化规律。(4)对淋滤后土柱中SO的形态分析表明,在淡灰钙土中添加BS600并淋滤后,水溶性硫(H2O-S)、吸附态硫(adsorbed-S)和盐酸可溶性硫(HCl-S)含量均随着土柱高度和初始溶液的pH值的增大而增加。当土柱高度为19.7 cm、生物质炭的含量为15%、初始溶液pH值为9.01和浓度为50 mg·L时,总无机硫的含量分别为115.42、106.52、131.34和89.47 mg·kg。在淡灰钙土中添加BS300并淋滤后,HO-S、adsorbed-S和HCl-S含量与BS300之间并没有显著的相关关系,当增大初始溶液的pH和浓度时,混合介质中HCl-S含量随之在减小。

关键词：生物质炭吸附土柱淋滤硫酸盐淡灰钙土

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厌氧条件下油菜秸秆生物炭对淡灰钙土中硫转化及微生物群落结构的影响

厌氧条件下油菜秸秆生物炭对淡灰钙土中硫转化及微生物群落结构的...

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作者：王晗兰州交通大学

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生物炭是农作物秸秆、动物粪便以及其他生物质在完全或部分缺氧条件下进行高温热解炭化而成的一种含碳量丰富、性质稳定的固态物质。其发达的孔隙结构,丰富的表面官能团以及较大的比表面积等特性,使其在土壤改良,缓解温室效应,促进作物... 详细信息

生物炭是农作物秸秆、动物粪便以及其他生物质在完全或部分缺氧条件下进行高温热解炭化而成的一种含碳量丰富、性质稳定的固态物质。其发达的孔隙结构,丰富的表面官能团以及较大的比表面积等特性,使其在土壤改良,缓解温室效应,促进作物生长以及治理土壤污染等方面都有着巨大的潜力。生物炭被国内外学者视为有效的土壤改良剂。硫是作物生长发育不可缺少的营养元素之一,直接参与生物体内的许多重要的生化反应,调节植物的新陈代谢,并提高作物的品质,在缺硫条件下植物的生长会受到严重的阻碍,甚至枯萎、死亡。因此,硫是作为继氮、磷、钾之后第四位重要的营养元素。淡灰钙土作为我国西北地区的土壤主要类型之一,其养分贫瘠,结构疏松,孔隙度大,团聚能力差,有机质含量较低。因此,向淡灰钙土中添加生物炭有望改善土壤的结构与性质,提高农作物产量。同时,生物炭添加到土壤后,因其特殊的物理化学性质,势必会影响营养元素的迁移转化和土壤微生物群落结构。然而,目前关于生物炭对土壤营养元素的影响研究大多集中于氮、磷、钾等,而对于硫素的转化鲜有报道,尤其是硫转化中的硫还原反应的研究几乎为空白。因此,本文选取油菜秸秆作为生物质,在300℃和600℃两种热解温度下制备生物炭(分别标记为BS300和BS600)。通过扫描电镜、元素分析、红外等方法对BS300和BS600进行表征,分析其结构组成。采用淹水实验,向淡灰钙土中分别添加0、1%、3%和5%的BS300和BS600,研究两种生物炭对土壤理化性质、硫转化以及土壤微生物群落结构的影响。旨在揭示厌氧状态下生物炭对淡灰钙土中硫素的迁移转化和微生物群落结构变化的影响及规律。主要结论如下:(1)生物炭的产率和灰分含量与热解温度紧密相关,随热解温度升高,油菜秸秆生物炭产率下降,灰分含量增大。BS600的芳香化程度更高,而BS300的极性和亲水性更强。通过扫描电镜可以看出,适当的提高热解温度有利于生物炭孔隙结构的发育。FTIR测试表明,BS300和BS600均含有丰富的表面官能团。(2)淹水状态下,将BS300添加到淡灰钙土中,发现随着BS300添加量的增加,土壤p H值、有机质含量和脲酶活性显著性提高,而土壤过氧化氢酶活性在BS300添加量增加时略有增大,但其变化没有达到显著性水平。随着培养时间的延长,对照组以及添加生物炭的土壤中全硫含量都呈降低趋势,且其下降幅度随着添加量的增加而增大。土壤全硫和无机硫含量均随BS300的添加量增加而上升,而且全硫含量相对于对照组达到显著性差异水平,其增加幅度分别为0.4%、8.8%和21.2%。通过相关性分析发现,土壤全硫含量与p H值和有机质含量均呈显著正相关,而与脲酶活性和过氧化氢酶活性呈正相关,并无显著性。通过高通量测序可知,BS300添加量为0、1%、3%和5%的土样(分别标记为BS300a、BS300b、BS300c和BS300d)均在97%的序列相似性水平进行非重复序列的OTU聚类,共产生5780个OTU。多样性分析结果显示4个样品的多样性大小为BS300b>BS300c>BS300a>BS300d。在门、纲、属三个水平下发现,4个样品共同拥有的优势菌群有10个门、14个纲、10个属。另外,在属水平下4个样品中发现了脱硫孢菌属(Desulfurispora)优势菌属,其含量随BS300添加量增加而增大,分别提高0.1%、0.3%、1.4%和1.7%。(3)淹水状态下,将BS600添加到淡灰钙土中,发现随着BS600添加量的增加,土壤p H值、有机质含量显著性提高。土壤脲酶活性在添加量为1%时相对于对照组增加了21.6%,且差异显著。但在添加量为3%、5%时,脲酶活性分别降低了0.7%和9.3%并且达到显著性差异水平。土壤过氧化氢酶活性在BS600添加量增加时略有增大,但其变化没有达到显著性水平。随着培养时间的延长,对照组以及添加生物炭的土壤中全硫含量都呈降低趋势,且其下降幅度随着添加量的增加而增大。土壤全硫和无机硫含量均随BS600的添加量增加而上升,且其含量相对于对照组达到显著性差异水平。通过相关性分析发现,土壤全硫含量与p H值和有机质含量均呈极显著正相关性;脲酶活性和过氧化氢酶活性与土壤全硫含量并无显著性。通过高通量测序可知,BS600添加量为0、1%、3%和5%的土样(分别标记为BS600a、BS600b、BS600c和BS600d)均在97%的序列相似性水平进行非重复序列的OTU聚类,共产生4799个OTU。多样性分析结果显示4个样品的多样性大小为BS600a>BS600b>BS600c>BS600d,表明添加BS600不宜于增加淹水条件下土壤微生物多样性。在门、纲、属三个水平下发现,4个样品共同拥有的优势菌群有11个门、13个纲、10个属。另外,在属水平下4个样品中发现了脱硫孢菌属(Desulfu

关键词：生物炭淡灰钙土硫转化土壤微生物

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淡灰钙土条件下不同配比施肥对油葵及土壤养分效应研究

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中国农学通报 2015年第36期31卷 125-130页

作者：王长军王世荣王肇陟宁夏农林科学院农业资源与环境研究所宁夏银川750002 宁夏彭阳一中宁夏彭阳756500

为了探明淡灰钙土条件下不同配比施肥对油葵及土壤养分效应,以NX440为供试材料,采用随机区组设计布设田间试验,试验共设CK及NPKM处理等8个处理。结果表明:不施无机氮肥的处理株高相对偏低,且相对CK处理经济产量增产不显著;NPKM处理在收... 详细信息

为了探明淡灰钙土条件下不同配比施肥对油葵及土壤养分效应,以NX440为供试材料,采用随机区组设计布设田间试验,试验共设CK及NPKM处理等8个处理。结果表明:不施无机氮肥的处理株高相对偏低,且相对CK处理经济产量增产不显著;NPKM处理在收获期比CK处理株高提高了41.6 cm,盘粒数提高了272粒/盘,提高了27.7%,千粒重提高了12.2 g,提高了23.4%;经济产量和生物产量均显著提高,分别提高了55.6%和43.1%,籽粒和茎秆氮含量分别是CK处理1.6倍和2.0倍;土壤有机质含量较CK处理提高了1.5 g/kg。因此,综合考虑,在当地淡灰钙土条件下,不施无机氮肥是不可行的,油葵参照NPKM处理施肥较为适宜。

关键词：淡灰钙土不同配比施肥油葵土壤养分

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