摘 要

以秸秆生物炭、竹材生物炭及竹林土为试验用材，通过土壤含水量测定、室内模拟土柱试验等，研究生物炭施用对竹林土壤氮素氨挥发的规律与机理研究。发现生物炭复杂的物理性质（表面凹凸、孔隙度大等）对土壤理化性质能够产生明显的改变，掺入生物质炭后，土壤整体孔隙度增大导致土壤含水量增大，同时由于生物炭的特殊物理结构，土壤对氮素铵的吸附性更强。生物质炭表面密集的正负电荷离子也可以有效的抑制土壤中硝化、反硝化反应，减少土壤氨挥发。结果表明，在竹林施用生物炭，施用前竹林土壤含水率为35%左右，而施用后的土壤含水率达到了40%左右，证明生物炭可以提高竹林土整体保水的能力；土壤添加尿素后，铵态氮含量达到7.54mg/kg，加入不同剂量不同种类的生物炭后，土壤内最低铵态氮含量7.84mg/kg最高9.77吗mg/kg，可以证明土壤中的生物炭可以固持土壤中的氮素铵显著降低土壤氮素铵的流失；土壤添加尿素后，其氨挥发量达到3.83mg，加入不同剂量不同种类生物炭后，土壤氨挥发量最高0.94mg，最低0.05mg，发现生物炭也能有效的抑制土壤氨挥发，更高效的固氮的同时也减少氨气的排放，缓解空气质量。

关键词：生物质炭；竹林；氮素铵；氨挥发

Effects of Biochar Application on Ammonia Volatilization in Soil of Bamboo Forest and its Mechanism

ABSTRACT

With straw biochar, bamboo charcoal and bamboo soil as the experimental material, through the determination of soil moisture content, the indoor simulation experiment of soil column, the regularity and mechanism study of biochar application of bamboo forest soil nitrogen ammonia volatilization. Physical properties of biochar complex (convex surface, large porosity etc.) obviously change the the physical and chemical properties of soil, the incorporation of biomass carbon, soil porosity increased the soil water content increased at the same time, because of the special physical structure of biochar, the stronger adsorption of soil to nitrogen ammonium ion. The positive and negative charge of biomass carbon intensive surface can effectively inhibit soil nitrification, denitrification reaction, reduction Low ammonia volatilization from soil. The results showed that the bamboo biochar application, before the bamboo soil water content of about 35%, while the soil moisture after application rate reached about 40%, proved that biochar can improve soil water retention of the whole bamboo forest; soil urea, ammonium nitrogen content reached 7.54mg/kg, adding biological different doses of different types of carbon, soil ammonium nitrogen content in the lowest 7.84mg/kg up to 9.77 mg/kg, can prove that the biological carbon in soil nitrogen ammonium in soil can significantly reduce soil nitrogen ammonium loss; soil urea, ammonia volatilization to 3.83mg, with different doses of different kinds of biological carbon, ammonia volatilization from soil was highest in 0.94mg, the lowest 0.05mg, found that biochar can inhibit soil ammonia volatilization effectively, more efficient nitrogen fixation but also reduce ammonia emissions, mitigation of air quality.

Key words：Biochar；Bamboo forest；Ammonia nitrogen；Ammonia volatilization

目 录

1 引言................................................................................................1

2 材料和方法………………………………………………………………………4

2.1 供试生物炭和土壤………………………………………………………………4

2.1.1供试生物炭...................................................................................................4

2.1.2供试土壤.........................................................................................4

2.2 试验方法…………………………………………………………………………4

2.2.1试验处理.............................................................................................4

2.2.2模拟土柱......................................................................................4

2.2.3氨挥发测试...................................................................................5

2.2.4土柱内剩余铵态氮含量................................................................5

2.3 测定指标与方法……………..................……………………………………5

2.3.1 土壤含水率测定............................................................................5

2.3.2 氨挥发量测定...........................................................................5

2.3.3 铵态氮含量测定..........................................................................6

3 结果与分析………………………………………………………………………………7

3.1 土壤含水率……………….................……………………………………………………7

3.2 土壤铵态氮………………………….....………......………………………………………7

3.3土壤氨挥发..............................................................................9

4 讨论………………………………………………………………………………11

结论.............………………………………………………………………12

致谢.............……………………………………………………………13

参考文献 ..................………………………………………………………14

1 引言

氮素作为一种营养元素，是作物生长必需的营养之一，也是农业生产可持续发展的根本要素^[1]。氮肥目前依旧是最主流的农业生产用肥，氮肥的应用促进了农业生产发展，提高了粮食的产量，缓解了我国人口众多粮食不足的问题。目前，我国主要以使用氮肥作为农业增产的主要措施。但是，随着氮肥用量的增加，许许多多的环境问题迎面而来。施入土壤的氮肥 ,除被作物吸收外,还可随降水和灌溉水淋入土壤深层,或经氨挥发、反硝化作用,以氨、氮氧化物的形式进入大气 。其中氨挥发是氮肥气态损失的重要途径。进入大气的氨虽然可随降水或干湿沉降重新进入农田和自然生态系统,但耕地仅占地球表面的一小部分,存在于大气中的氨大部分要进入森林、草原、江河、湖泊等 ,引起自然土壤和水体的氮素含量升高 ,产生富营养化,导致植物种类更替和部分物种灭绝。当前，为了有效利用氮肥，改善土壤环境质量，人们将生物质炭作为土壤改良剂改善土壤环境，净化被污染的土壤，减少土壤氮素的流失，促进植物对养分的吸收，提高土壤肥力，以控制农田养分流失。Lehmann等研究表明，生物质炭具有很强的吸附能力，可吸附铵根离子、硝酸盐，具有一定的保肥性能，施加到土壤中能够有效减少氮素的流失^[12]。

生物炭最早起源于巴西亚马逊流域，它是古代人们在发展热带酸性土壤业管理实践中创造出的人工土壤。早期的欧洲殖民者将这种土称为黑土，其上部的富碳层厚达 35 cm ，含有大量生物来源的黑炭，这与周边棕红色的氧化土有明显区别。 现代科学家从这种土壤性质出发，希望能够通过类似古人的管理理念在贫瘠土壤上培育出高碳库的土壤。黑土中的关键成分是炭，也称为生物炭，它是由生物质如作物秸秆、木屑等，在完全或部分缺氧以及相对较低的温度（≤700 ℃）条件下，经热解炭化形成的一种含碳量极其丰富的、性质稳定的产物，本质属于黑炭（black carbon）的一种^[7]。