冻融条件下施加生物质炭对东北黑土中氮素淋失的影响

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1、摘要摘要施加生物质废弃物是目前控制面源污染措施中可行性较高，效果较好的方法。本论文利用农业和工业废弃物为原材料制备生物质炭，并结合东北气候特点施入黑土中，以研究生物质炭对冻融条件下黑土中氮素淋失的抑制作用。本研究采用模拟淋溶实验方法，研究了不同来源生物质炭在不同冻融条件下对黑土中氮素纵向迁移的影响。在此基础上，根据不同生物质炭来源及其在不同冻融格局下的固氮效果，确定抑制黑土中氮素淋失的最佳生物质炭及施加方案。具体研究结果如下：在冻融频次为1、3和6条件下，分别施加玉米秸秆、树枝、树叶、污泥生物质炭可有效降低水分和氮素淋出。相同制备

2、温度（500℃）条件下，不同原材料制备的生物质炭对黑土氮素淋出的抑制效果不同。其中，施加玉米秸秆炭土柱淋滤液中铵氮、硝氮浓度均为最低，其次为树枝炭，再次为树叶炭，污泥炭效果相对较差。这表明利用玉米秸秆炭可以有效地抑制土壤中氮素淋失，降低面源污染。与其他来源生物质炭相比，玉米秸秆累积质量损失最大，即灰分含量最低，表明挥发的可燃性气体多，且秸秆炭表面较粗糙，有不规则的孔隙，属于大孔范围，玉米秸秆炭具有天然弥散结构，易形成疏松孔隙，这也是玉米秸秆炭有助于吸附土壤氮素的原因。在冻融频次为3条件下，改变玉米秸秆炭的制备温度、生物质炭粒径和生

3、物质炭的施加量，均对土壤氮素的淋失产生影响。其中500℃制备、粒径为60目，施加量为2%时的生物质炭对黑土氮素淋失的抑制效果是最经济有效的。在此冻融条件下，施加生物质炭对土壤含水率、pH值、电导率、氧化还原电位及阳离子交换量均有明显提高作用；同时，增强黑土中氨化作用、硝化作用。冻融格局对黑土中氮素淋出浓度有明显影响。当冻融频次为3时，土壤铵氮和硝氮的淋出量最大，而且与频次为1时铵氮和硝氮的淋失量之间的差异达到显著水平（P＜0.001）。改变施加氮肥的种类，选用NH4Cl，(NH4)2SO4及KNO3作为主肥进行施加，结果表明，施加

4、（NH4）2SO4能够明显增加淋出液中铵氮浓度，而施加KNO3明I摘要显大幅度增加淋出液中硝氮浓度；改变冻融时间时，无论是冻结还是融化时间增加，淋出液中铵氮的浓度均增高，融化时间增加，硝氮浓度增加；冻结的时间变长或变短，硝氮的浓度均增加。不同冻结温度的实验结果显示，冻结温度为-25℃时，铵氮的淋出浓度最大；冻结温度为-5℃条件时，淋滤液中铵氮浓度最小；冻结温度为-5℃和-25℃时，硝氮的淋出浓度相近，均高于冻结温度为-15℃时的浓度。关键词：冻融作用，生物质炭，土柱模拟，氮素，淋溶IIAbstractAbstractApplyin

5、gbiomasswasteisabetterapproachwithhigherfeasibilitytocontrolnon-pointsourcepollutionmeasure.InthispaperagriculturalandindustrialwastewereusedasrawmaterialsforpreparingcarbonmaterialsandappliedtoblacksoilcombinedwithclimaticcharacteristicsoftheNortheasttograduatetheeff

6、ectofbiocharonblacksoilnitrogenleachingunderfreeze-thawconditionsinhibition.Inthisstudy,leachingexperimentsimulationmethodwastakentostudytheeffectofbiomasscarbonderivedfromdifferentsourcesonnitrogenlongitudinalmigrationfromblacksoilunderdifferentfreezingandthawingcond

7、itions.Northeastwastakenasexperimentaltypicalblacksoiltoexperimentizeindoorsimulatedsoilcolumnexperimentsunderfreeze-thawconditions.Dependingontherawmaterialandnitrogenfixationofcarbonsourcesatdifferentfreezingandthawingpatterns，theoptimalbiomasscarbonwhichhadinhibiti

8、onofblacksoilnitrogenleachinglossesandthecorrespondingapplyingsolutionsweredetermined.Thespecificresultsareasfollows:Whenthe