生物炭对减弱土壤盐渍化的贡献及其机理探讨

以3种不同盐碱化水稻土(吉林、宁夏和天津)为材料,采用土壤泥浆厌氧培养法,通过对添加不同用量生物炭的培养体系中游离碳酸盐质量摩尔浓度、pH、脱氢酶活性及Fe(II)质量分数的变化趋势分析,以期验证生物炭在减弱土壤盐渍化过程中的贡献及进行必要的机理探讨。结果表明:生物炭能够促进碳酸盐的溶出,在吉林、宁夏和天津3种水稻土中添加生物炭后,碳酸盐的溶出量较CK分别增长0.405~1.590、0.894~3.592、0.725~2.278μmol/g,且碳酸盐的溶出量随生物炭用量的增加而升高;添加生物炭对体系脱氢酶活性具有显著促进作用,3种土壤中脱氢酶活性较CK分别增加6.53~15.45、1.76~4.25和8.81~21.13μg/(mL·g·min);土壤pH在淹水过程均有降低,但由于土壤的缓冲性导致不同生物炭处理间无显著差异;生物炭的添加显著促进微生物铁还原进程,3种水稻土在培养过程中最大铁还原潜势较CK分别增长0.017~0.034、0.088~0.436、0.023~0.437μg/mL,且生物炭用量与Fe(Ⅱ)质量分数呈正相关。典范对应分析表明,土壤初始pH与碳酸氢盐变化量极显著相关,说明生物炭对碳酸盐溶出量的影响因土壤性质不同而存在差异;吉林和宁夏水稻土各处理差异显著,天津水稻土中,添加生物炭对铁还原过程有促进作用,但生物炭用量的作用差异不明显。推测生物炭通过促进土壤的脱氢-产氢过程进而增加碳酸盐向碳酸氢盐的转化,通过强化微生物铁还原过程增加对碳酸盐的固定。

控制光照条件下生物炭对水稻土中铁还原过程的影响

为探究生物炭的添加对淹水稻田体系中蓝藻等光合微生物生长及稻田土水界面氧化还原平衡的影响，选择3种水稻土样品，采用土壤泥浆厌氧恒温培养方法，在控制光照条件下研究添加不同粒径生物质对光合细菌生长及Fe（Ⅲ）还原过程的影响。结果表明，避光条件下添加生物炭可以促进水稻土中铁还原过程，但不同粒度生物炭对铁还原的促进作用差异不显著。光照条件下添加不同粒度生物炭使天津（TJ）、宁夏（Nx）和四川（sc）水稻土中叶绿素a（Ch]a）含量分别降低35．63％～67．47％、39．66％～70．56％和46．82％，生物炭粒度对Chla累积量的影响因土壤不同而存在差异。光照刺激下光合微生物的大量生长并产氧，引起了Fe（1I）的氧化，使Fe（Ⅱ）累积量降低了6．009~6．415mg·g-1（TJ）、1．473～2．058mg·g-1（Nx）和3．037—3．693mg·g-l（sc）。光照条件下，添加生物炭在三种水稻土中均对铁氧化过程有促进作用，且增加量与水稻土来源和生物炭粒度有关：TJ和sc水稻土中〈0．25mm处理和0．25～O．5mm处理对铁氧化的促进作用高于O．5~1．0mm处理和1．0~2．0mm处理；NX水稻土中，不同粒度生物炭对铁氧化的促进作用差异不明显。表征光合微生物生长的Chla含量、体系pH的改变量及Fe（Ⅱ）的氧化量之间存在显著的相关性。

生物质炭对水稻土中脱氢酶活性和铁还原过程的影响

为探究添加生物质炭对淹水稻田体系脱氢酶活性及土水界面铁还原过程的影响,选择2种不同地区水稻土,采用土壤泥浆厌氧培养试验方法,分析添加不同粒径生物质炭后泥浆培养体系中脱氢酶活性、pH以及Fe(Ⅱ)浓度的变化。结果表明:生物质炭能够提高水稻土厌氧培养体系的脱氢酶活性,促进微生物铁还原进程。脱氢酶活性和铁还原能力随着生物质炭粒径的减小而增大。未添加生物质炭的处理中,2种水稻土脱氢酶活性最大分别为3.13,2.60μg/(ml·g·min),Fe(Ⅱ)累积量最高分别为8.07,7.44mg/g;通过添加生物质炭,2种水稻土培养体系脱氢酶活性最大分别达4.35,4.18μg/(ml·g·min)、Fe(Ⅱ)累积量最高分别为9.01,8.18mg/g。典范对应分析显示,水稻土初始pH与最大铁还原潜势及达到最大铁还原速率对应的时间呈极显著相关,表明生物质炭对铁还原过程的影响因土壤性质不同而存在差异;脱氢酶活性、Fe(Ⅱ)累积量之间呈现极显著的相关关系,两者在培养过程中相互促进。