摘 要

本文通过采集高淳早园竹土壤、滨海盐碱地土壤、溧水水稻田土壤三种土样，布置室内培育试验，研究添加不同浓度、不同原材料、不同热解温度制备的生物质炭对土壤有机碳矿化的影响。结果表明:

1）添加生物质炭降低了土壤有机碳的矿化速率，有机碳矿化量均随着培养时间的增长而降低（第一次滴定时CO₂释放量大于第二次滴定）。

2）对于不同类型的土壤，添加生物质炭对土壤有机碳矿化的影响不一样，但大部分数据显示，添加生物质炭后，抑制了土壤有机碳的矿化。倘若土壤本身有机碳的含量就比较高，不但能维持较高微生物生物量，还可使土壤中有机碳多为活性的，使得矿化量更高。

3）高温制备的生物质炭对土壤有机碳矿化的抑制作用强，热解温度越高，生物质炭的结构芳香化和致密性越高。由于高温制成的生物质炭具有发达的孔隙结构和较大的比表面积，进入土壤后，对土壤中易矿化有机质起到一定的吸附保护作用，降低有机质的可利用性，造成有机碳矿化释放的CO₂量降低。

4）添加低浓度的生物质炭能抑制土壤有机碳的矿化，高浓度则促进。生物质炭对土壤有机碳矿化作用的影响是促进和抑制作用同时存在的，当促进作用大于抑制作用时即表现为促进，反之亦然。当浓度低于某一临界值时，添加的生物质炭不足以带入足够多的易分解有机碳和速效养分含量，因而表现为抑制作用。当浓度高于这一值时，生物质炭对土壤有机碳矿化的促进作用就会大于抑制作用。

关键词：生物质炭；土壤有机碳；矿化；CO₂释放量。

INFLUENCE OF BIOCHAR AMENDMENTS ON MINERATION OF CARBON DIOXIDE EMISSION IN DIFFERENT TYPES OF SOILS

ABSTRACT

Through sampling soils from growing bamboo (Phyllostachys propinqua) in Gaochun, Saline-alkali land in Binhai and paddy field in Lishui, laboratory incubation experiment were conducted to investigate the influences of biochar amendments in different concentrations, raw materials and pyrolysis temperatures on soil organic carbon (SOC) mineralization. Results are as follows:

1) Adding biochar reduced the soil organic carbon mineralization rate, with the increase of incubation time, amount of organic carbon mineralization are increased (CO₂ emission for the first titration is much greater than the second one).

2) For different types of soils, the effects of biochar amendments vary from each other. But most of the data showed that adding biochar inhibits the mineralization of soil organic carbon. If the content of organic carbon content in soil is high, the microbial biomass will be high either. It also makes the soil organic carbon to be an active one; this makes the obvious mineralization come into being.

3) The biochar synthesized at high temperatures has a stronger inhibitory effect on soil organic carbon mineralization. Aromatization structure and density of biochar increased with elevated pyrolysis temperature. Due to the high pyrolysis temperature makes a developed pore structure and larger specific surface area, after adding into soil, biochar will protect the organic material likely to mineralize in soil, reduce the availability of the organic material and release the CO2 emission.

4) Low added amount of biochar restrained the mineralization of soil organic carbon, while high added promoted. Influence of adding biochar to soil organic carbon mineralization is promotion along with inhibition. When the promotion is greater than inhibition, it appeals to be promotion and vice versa. If the concentration is lower than the critical value，biochar added can not bring in enough of labile organic carbon and available nutrient content，so it turns out to be an inhibition. On the contrary，biachar will have a promotion to soil organic carbon mineralization with the concentration get higher.

Key words：biochar；soil organic carbon；mineration；Carbon dioxide emission.

目 录

1 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 我国秸秆利用现状及意义 1

1.2.1 我国秸秆利用现状 1

1.2.2 秸秆利用的意义 2

1.3 生物质炭的研究进展 2

1.3.1 生物质炭的概念 2

1.3.2 应用生物质炭对农业生产的作用 3

1.4 土壤有机碳 3

1.4.1 土壤有机碳的概念 3

1.4.2生物质炭对土壤有机碳矿化的影响 4

1.5 本文研究目的及意义 4

2 研究内容及实验方法 5

2.1 研究内容 5

2.2 实验材料 5

2.2.1 供试土壤 5

2.2.2 生物质炭的制备 6

2.3 实验方法及测定原理 6

2.3.1 实验准备 6

2.3.2 土壤有机碳矿化培养试验 7

2.3.3 结果计算 7

3 结果分析与讨论 9

3.1 不同添加浓度的生物质炭对有机碳矿化影响 9

3.1.1 第一次测定结果 9

3.1.1.1 添加的为400℃、秸秆制备的生物质炭 9

3.1.1.2 添加的为500℃、毛竹制备的生物质炭 10

3.1.2 第二次测定结果 10

3.1.2.1添加的为400℃、秸秆制备的生物质炭 11

3.1.2.2添加的为700℃、毛竹制备的生物质炭 11

3.1.3 两次测定结果的比较 12

3.2 不同温度制备的生物质炭对有机碳矿化影响 12

3.2.1 第一次测定结果 12

3.2.1.1 添加浓度为0.5%、由秸秆制备的生物质炭 12

3.2.1.2添加浓度为3.0%、由毛竹制备的生物质炭 13

3.2.2 第二次测定结果 14

3.2.2.1 添加浓度为3.0%、由秸秆制备的生物质炭 14

3.2.2.2 添加浓度为3.0%、由毛竹制备的生物质炭 15

结 论 16

致 谢 17

参考文献 18

1 文献综述

1.1 引言

随着我国农业生产的发展，作物单位面积产量不断提高,秸秆资源越来越丰富。由于煤、气、电、新炭材等能源逐步代替农村秸秆能源，大量的秸秆就必须有出路，让其得到充分利用。剩余秸秆的出路问题应该说一直是各地想解决而未能很好解决的问题。如果以生物质为原料，在厌氧或无氧条件下对其进行热解，在生成CO₂、可燃性气体、挥发性油类和焦油类物质的同时，还有一种含碳丰富的固体物质，这种固体物质即称之为生物质炭^[1-2]。由于生物质炭含碳丰富且比较稳定，可以近乎永久性地将大气中的碳固定，施入到土壤中的生物质炭不易被微生物分解，因此减轻CO₂、CH₄的排放，可作为一种大气的碳汇^[3-5]。将我国丰富的秸秆资源与生物质炭制备相结合，以秸秆作为原料，综合利用秸秆制备生物质炭，是非常环保并且有效的方法。

1.2 我国秸秆利用现状及意义