文档介绍：秸秆生物质炭改良土壤的可行性探讨姬强
摘 要:生物质炭具有丰富的阳离子交换量、比表面积、孔隙结构等理化特性,可以有效改善土壤结构性状,提高土壤养分的有效性,有助于农业废弃资源的无害化利用。
关键词:生物质炭;土壤;秸秆(CEC)改变、土壤pH的诱导效应、土壤呼吸等途径影响着土壤有机碳库的稳定性[6]。生物质炭在输入土壤初期会产生对原始土壤有机质矿化的激发效应,这是由于生物质炭对土壤有机组分的吸附作用会引起微生物的表面富集繁殖,引起碳素损失;而在生物质炭输入的后期则表现出对土壤有机质矿化作用的抑制。当输入土壤的生物质炭由于自身热解温度较高导致比表面积较大时,土壤中的溶解性有机组分便会被吸附进生物质炭微孔结构中,使得更难被矿化分解,土壤有机碳的固定作用随着添加时间的增长而增强。
土壤CEC调控着土壤有机质的快速矿化过程和对一些组分的吸附作用。在粘粒含量较高的土壤中,1/3的CEC产生于土壤有机质。而生物质炭自身的CEC往往高于土壤,使其成为了强吸附媒介,从而调控土壤中正电荷离子的流动与有机质的矿化过程。生物质炭输入后土壤CEC的改变幅度取决于添加生物质炭的类型与其它实验条件,通常较高温度热解获得的生物质炭添加后土壤原始CEC增幅较高[7]。生物质炭表面的负电荷则对土壤pH的提升起到了诱导作用,有助于茶园等酸性土壤中微生物活性的改善。除此之外,生物质炭可以显著改善土壤持水性,且改善强度与生物质炭热烈温度呈正相关关系。这主要归因于较高热解温度下生物质炭的比表面积与孔隙结构更为丰富。需要注意的是,较高热解温度产生的生物质炭输入土壤后也会产生一些消极的作用,例如更高的盐含量和其他有害物质含量增大对土壤微生物活性的强抑制作用等等。 4 生物质炭对作物生长及产量的促进作用
作物的生长情况是生物质炭改良土壤效果的重要衡量指标。生物质炭输入土壤后对真菌等微生物生长繁殖的刺激作用,是其添加后短期效应(激发或抑制)的重要途径。除此之外,生物质炭表面具有丰富的有机碳官能团,与土壤微生物之间的交互作用,有利于土壤中速效養分与有机碳的累积,从而为农作物的生长提供有益环境。
在半干旱地区,生物质炭输入相对传统种植模式能够显著提高作物产量,一方面归功于土壤速效养分的累积,另一方面归功于其对土壤持水性的提升[8]。生物质炭丰富的孔隙结构尤其是微孔结构,可以减少土壤水分的蒸散损失,从而进一步被植物根系吸收利用,提高产量。研究表明,生物质炭与无机肥混施条件下,会显著增加作物产量,即使对一些产量较低的品种。这与生物质炭对土壤速效氮的固定作用有关,生物质炭自身非稳态组分的降解导致氮素微生物量向的转移,以及微小孔径对土壤溶液的固定都会引起其对氮素的固定,从而影响土壤养分的生物有效性和作物的生长。
5 结语
生物质炭的适量添加对于土壤结构与其他理化性状的改良具有积极的意义,然而在较高热解温度下制备的生物质炭由于碱性较强且有微生物害物质含量较高等因素,制约着生物质炭在农业生产中的应用。目前,对于生物质炭添加对土壤改良方面的研究因生物质炭制备材料与条件的不同而呈现出诸多不确定性,且大部分是在生物质炭较低或适中添加量下进行论证。因此,较高加量与不同热解温度制备生物质炭对土壤改良和作物生长的影响机理还缺乏系统研究,而这对秸秆等农业废弃物