生物质炭对黑土无机氮淋失和吸附解吸特性的影响

• 作 者: 王冰
• 出 处: 吉林农业大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 生物质炭 铵态氮 硝态氮 淋溶 吸附--解吸

为了减少黑土中氮素损失、提高氮肥利用率并为农业废弃物资源化利用提供理论依据,本论文以玉米秸秆生物质炭、稻壳生物质炭和松木生物质炭为研究对象,采用培养试验和室内土柱模拟淋溶试验等室内分析方法,对生物质炭的四个不同比例（0.6%,1.2%,3.6%,6%）施入土壤后,其淋溶液的p H、电导率、淋溶体积、淋溶液中氮浓度、氮的淋失量以及施用生物质炭的黑土对氮的吸附解吸过程进行研究,并探究了生物质炭与黑土中典型的黏粒矿物形成的复合体对氮的吸附解吸特性,主要研究结果如下:1)淋溶液的p H和EC与生物质炭的施用量呈正比,三种生物质炭对淋溶液p H的影响表现为:玉米秸秆生物质炭>稻壳生物质炭>松木生物质炭,对淋溶液EC的影响表现为:稻壳生物质炭>松木生物质炭>玉米秸秆生物质炭。淋溶液体积与生物质炭的施用量呈反比,且显著低于CK（P<0.05）。2)施用生物质炭可降低淋溶液中NH₄⁺-N浓度及土壤NH₄⁺-N淋失量,并表现为:玉米秸秆生物质炭>稻壳生物质炭>松木生物质炭,且当各生物质炭的添加比例为为3.6%时,淋溶液中NH₄⁺-N浓度及土壤NH₄⁺-N淋失量最低;施用生物质炭可降低淋溶液中NO₃^--N浓度及土壤NO₃^--N淋失量,并表现为:玉米秸秆生物质炭>稻壳生物质炭>松木生物质炭,且当玉米秸秆生物质炭的添加比例为1.2%,稻壳及松木制备的生物质炭添加比例为3.6%时,淋溶液中NO₃^--N浓度及土壤NO₃^--N淋失量最低。3)施用生物质炭可增加黑土对NH₄⁺-N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NH₄⁺-N的吸附量最大。施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NH₄⁺-N的吸附量最大,其实际最大吸附量为4.037 mg/g;施用松木生物质炭的黑土对NH₄⁺-N的吸附量最小,其实际最大吸附量为2.021 mg/g。施用生物质炭可降低黑土对NH₄⁺-N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NH₄⁺-N的解吸率最低。添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NH₄⁺-N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NH₄⁺-N的解吸率最高。不同生物质炭对NH₄⁺-N的吸附能力表现为:玉米秸秆>稻壳>松木;对其解吸能力表现为:玉米秸秆<稻壳<松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NH₄⁺-N的吸附过程符合Langmuir方程。施用生物质炭可增加黑土对NO₃^--N的吸附量,当玉米秸秆生物质炭的添加比例为1.2%及3.6%,稻壳和松木制备的生物质炭添加比例为3.6%时,土壤对NO₃^--N的吸附量较高。施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO₃^--N的吸附量最大,其实际最大吸附量为0.929 mg/g;施用松木生物质炭的黑土对NO₃^--N的吸附量最小,其实际最大吸附量为0.578 mg/g。施用生物质炭可降低黑土对NO₃^--N的解吸率,当三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO₃^--N的解吸率最低。添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO₃^--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO₃^--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO₃^--N的吸附能力表现为:玉米秸秆>稻壳>松木;对其解吸能力表现为:玉米秸秆<稻壳<松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO₃^--N的吸附过程符合Langmuir方程。4)生物质炭-蒙脱石复合体、生物质炭-蛭石复合体及生物质炭-伊利石复合体对NH₄⁺-N表现出较好的吸附性,且当生物质炭的添加比例为3.6%时,各复合体对NH₄⁺-N的吸附量较高。整体来看,生物质炭-蒙脱石复合体对NH₄⁺-N的吸附量最高,生物质炭-伊利石复合体对NH₄⁺-N的吸附量最低。玉米秸秆生物质炭-蒙脱石复合体、玉米秸秆生物质炭-蛭石复合体及玉米秸秆生物质炭-伊利石复合体对NH₄⁺-N的吸附量高于其他两种生物质炭-黏粒矿物复合体,其实际最大吸附量分别为0.648mg/g、0.447mg/g和0.408mg/g。Langmuir方程比Freundlich方程更好地描述了生物质炭-黏粒矿物复合体对NH₄⁺-N的吸附过程。另外,生物质炭-蒙脱石复合体对NH₄⁺-N的解吸率最低,生物质炭-伊利石复合体对NH₄⁺-N的解吸率最高。生物质炭-蒙脱石复合体、生物质炭-蛭石复合体及生物质炭-伊利石复合体对NO₃^--N表现出较好的吸附性,且当生物质炭的添加比例为3.6%时,各复合体对NO₃^--N的吸附量较高。整体来看,生物质炭-蒙脱石复合体对NO₃^--N的吸附量最高,生物质炭-伊利石复合体对NO₃^--N的吸附量最低。玉米秸秆生物质炭-蒙脱石复合体、玉米秸秆生物质炭-蛭石复合体及玉米秸秆生物质炭-伊利石复合体对NO₃^--N的吸附量高于其他两种生物质炭-黏粒矿物复合体,其实际最大吸附量分别为0.432mg/g、0.426mg/g和0.390mg/g。Langmuir方程比Freundlich方程更好地描述了生物质炭-黏粒矿物复合体对NO₃^--N的吸附过程。另外,生物质炭-蒙脱石复合体对NO₃^--N的解吸率最低,生物质炭-伊利石复合体对NO₃^--N的解吸率最高。