稻田土壤水稻秸稈生物質(zhì)炭穩(wěn)定性研究.pdf

1、生物質(zhì)炭具有高度的化學(xué)和生物穩(wěn)定性，能在環(huán)境中存在幾百甚至幾千年，并對(duì)土壤改良起到積極作用。因此，生物質(zhì)炭化還田有望成為一種極具應(yīng)用前景的固碳減排技術(shù)。本研究以水稻秸稈生物質(zhì)炭為試材，通過(guò)應(yīng)用穩(wěn)定碳同位素標(biāo)記與分析技術(shù)，研究了實(shí)驗(yàn)室模擬條件下水稻秸稈生物質(zhì)炭在淹水稻田土壤中的礦化特性及其入土初期的穩(wěn)定性，并通過(guò)元素分析、掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜(FTIR)等表征技術(shù)，初步探索了淹水稻田土壤中秸稈生物質(zhì)炭的穩(wěn)定機(jī)理。研究結(jié)果可為

2、我國(guó)基于秸稈生物質(zhì)炭化還田的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳固持與儲(chǔ)存新技術(shù)開發(fā)提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、以13C標(biāo)記水稻秸稈炭為研究對(duì)象，研究溫室條件下水稻秸稈生物質(zhì)炭在淹水稻田土壤中的礦化特性及水稻栽培對(duì)其降解的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，秸稈生物質(zhì)炭輸入淹水稻田土壤后以極低的速率礦化，在預(yù)培養(yǎng)第12天炭的礦化速率為5.9×10-5％d-1;而在水稻種植條件下，水稻和微生物可以通過(guò)一定途徑利用微量秸稈生物質(zhì)炭，利用率分別為0.047

3、％和0.0016％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明水稻秸稈生物質(zhì)炭在稻田土壤中生物和非生物降解速率低，具有較高的穩(wěn)定性。
　　 2、針對(duì)稻田土壤水稻秸稈生物質(zhì)炭礦化特性，應(yīng)用元素分析、掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜(FTIR)等化學(xué)表征手段初步探討了稻田土壤秸稈生物質(zhì)炭的穩(wěn)定機(jī)理。結(jié)果表明，秸稈生物質(zhì)炭主要組成元素為碳，含量高于60％;秸稈生物質(zhì)炭在1000℃內(nèi)熱穩(wěn)定性較高，失重率小于26％，表明秸稈生物質(zhì)炭中的碳元素具有良好的熱穩(wěn)定性。水稻

4、秸稈生物質(zhì)炭中的碳主要以不飽和烷烴類（烯烴中的C-H）、脂肪族類（脂肪醚鍵C-O-C）和芳香化官能團(tuán)(C=C，C-H)形式存在，培養(yǎng)209天未發(fā)現(xiàn)生物和非生物氧化作用對(duì)秸稈生物質(zhì)炭官能團(tuán)組成和結(jié)構(gòu)具有顯著性的影響，表明水稻秸稈生物質(zhì)炭在淹水稻田中具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。但顆粒態(tài)秸稈生物質(zhì)炭的表面氧化作用相對(duì)比較明顯，水稻種植可以顯著促進(jìn)秸稈生物質(zhì)炭表面的氧化反應(yīng)。此外，土壤礦物質(zhì)Si、Ca等在秸稈生物質(zhì)炭表面的附著可能對(duì)秸稈生物質(zhì)炭起到保