秸秆焚烧对土壤有机质及团聚体组成的影响研究

【摘要】：近年来,由秸秆焚烧现象造成的环境问题已成为国内外普遍关注的热点问题,秸秆焚烧时所排放的气体不仅对大气环境造成污染,焚烧时产生的高温对耕作土壤的生态环境也造成一定的影响。但是,就目前而言,国内外关于秸秆焚烧对耕作土壤生态环境的影响研究尚十分缺乏。本研究以玉米秸秆焚烧后所覆盖的土壤为主要研究对象,针对东北玉米田间“平铺式”和“成铺式”两种秸秆焚烧形式,采用田间焚烧实验与实验室热辐射焚烧模拟试验相结合的技术路线,对焚烧时的秸秆燃烧特征,焚烧后的土壤物理性质、有机质含量和组成以及团聚体组成进行了研究,研究结果如下:(1)在秸秆焚烧过程中成铺式焚烧对地表的热辐射温度高于平铺式焚烧;土壤物理性质上,两种秸秆焚烧方式均使表土含水量降低、硬度增高,且土壤颜色有明显变化。(2)两种秸秆焚烧方式仅对0-2cm深度范围的土壤有机碳含量具有显著影响,且均使得表土有机碳含量显著降低,且成铺式焚烧更为显著;随温度的增加土壤有机碳含量呈逐渐降低趋势,在200℃~360℃温度区间,其下降幅度最大,与未加热相比,有机碳损失率由200℃时的8.6%迅速增加至360℃时的83.34%。(3)两种秸秆焚烧方式均可提高表土的腐殖质提取率;随加热温度的升高腐殖质提取量和提取率均呈先升高后降低的趋势,且最大腐殖质提取量及最大腐殖质提取率分别出现在200℃和240℃;在成铺式焚烧处理下,腐殖质提取率已基本达到最大值。腐殖质组成方面,不同的秸秆焚烧方式对土壤腐殖质组成的影响有不同程度的差异,但在各组成含量上均表现为成铺式焚烧显著低于平铺式焚烧;成铺式焚烧使HA/FA显著升高,且当温度在240℃时达到最高值;热作用对结合态腐殖质的影响显著小于游离态腐殖质。两种秸秆焚烧方式均使土壤腐殖化程度升高,土壤腐殖质活性部分含量降低,土壤腐殖质有趋于老化的趋势,且成铺式焚烧处理下土壤中游离态胡敏酸类型发生了改变;当加热温度在300℃时土壤腐殖化程度最高,且在加热温度在240℃~300℃之间时土壤游离态胡敏酸类型易发生改变。(4)田间条件下,两种秸秆焚烧方式均使得0-2cm表层土壤溶解性有机碳含量升高;随加热温度的升高,土壤溶解性有机碳含量呈先升高后降低的趋势,且加热温度在200℃时土壤溶解性有机碳含量最高,比未加热土壤提高了1.6倍。(5)两种秸秆焚烧方式仅对0-2cm表层土壤团聚体组成具有影响,且成铺式焚烧对其的影响更为显著。秸秆焚烧使得土壤微团粒结构有向小粒级聚集的趋势。秸秆焚烧后土壤分散系数也有明显的升高,其中成铺式焚烧提高了33.82%~58.23%,而平铺式焚烧提高了13.50%~23.01%,有机无机复合体组成中,仅成铺式焚烧对其影响显著,表现为粘粒和细砂粒含量降低、粉粒含量升高。两种焚烧处理下,各粒级复合体中碳贮存量均低于未焚烧,且在粘粒和细砂粒复合体中其有机碳含量降低,而粉粒复合体中其含量升高,土壤微团聚结构受到了破坏,降低了土壤的微结构水稳定性。 【关键词】：秸秆焚烧 热辐射 有机质 团聚体 有机无机复合体
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X712;S153.6
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-8
• 第一章 前言8-19
• 1.1 选题背景及目的意义8-10
• 1.2 国内外研究进展10-17
• 1.3 研究内容17-18
• 1.4 技术路线18
• 1.5 拟解决的关键问题18
• 1.6 创新点18-19
• 第二章 材料和方法19-21
• 2.1 田间秸秆焚烧试验19
• 2.2 土壤热辐射焚烧试验19-20
• 2.3 测定方法及数据处理20-21
• 第三章 结果与讨论21-40
• 3.1 两种秸秆焚烧方式的燃烧特征及其对土壤物理性质影响21-22
• 3.2 秸秆田间焚烧及热辐射对土壤有机碳含量的影响22-24
• 3.3 秸秆田间焚烧及热辐射对土壤腐殖质组成的影响24-29
• 3.4 秸秆田间焚烧及热辐射对胡敏酸光学特性及类型的影响29-31
• 3.5 秸秆田间焚烧及热辐射对土壤溶解性有机碳含量的影响31-33
• 3.6 秸秆田间焚烧对土壤微团聚体组成及分散系数的影响33-35
• 3.7 秸秆田间焚烧对土壤有机无机复合体组成及有机碳分布的影响35-40
• 第四章 结论及研究展望40-42
• 4.1 结论40-41
• 4.2 研究展望41-42
• 参考文献42-50
• 作者简介50-51
• 致谢51

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