田间老化生物质炭结构表征及吸附铵态氮效应

为探讨田间自然老化生物质炭对土壤铵态氮持留性能的影响机制,通过田间原位埋置尼龙袋法和室内批量平衡吸附试验,采用场发射扫描电镜、BET比表面、差热与热重等分析技术,研究田间自然老化1年(A1)、2年(A2)和3年(A3)的生物质炭的表面结构特征等理化性质的动态变化及其对铵态氮吸附效应的影响。研究结果表明,田间自然老化3年的生物质炭表面孔隙结构塌陷明显,随着田间老化时间增加,生物质炭的BET比表面积、总孔容、介孔孔容与平均孔径增加,而微孔表面积减少,与新鲜生物质炭(A0)相比,A3处理生物质炭的BET比表面积、总孔容和平均孔径分别增加18.93%、42.31%和20.71%,微孔表面积减少26.17%;碳和氮元素含量分别增加7.92%和95.61%,生物质炭的芳构化程度有所降低,热稳定性下降。随着田间老化时间的增加,生物质炭对铵态氮吸附量明显减少,吸附量大小为A0>A1>A2>A3,但生物质炭依然保持较强烈的吸附性。批量平衡吸附试验表明准二级吸附动力学与Langmuir模型能更好地拟合生物质炭对铵态氮的吸附过程,揭示了生物质炭对铵态氮的吸附机制主要为单分子层化学吸附,其次为物理吸附。综上,生物质炭对碳、氮素的富集效应及对铵态氮的吸附机制研究对于生物质炭在农田土壤生态系统中发挥固碳和氮素增效作用上具有积极意义。

不同林分类型对鄂尔多斯市圪秋沟流域土壤碳库及稳定性的影响

[目的]探明不同林分类型对圪秋沟流域土壤碳库与土壤碳稳定性的影响,为探讨土壤固碳机理、优化圪秋沟流域土壤管理及人工林选育措施,实现圪秋沟流域土壤固碳减排和肥力提升提供理论依据。[方法]于2013-2021年在内蒙古自治区鄂尔多斯市圪秋沟流域以8 a生的樟子松林、山桃林、油松林、杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林及CK处理共7个样地为研究对象,测定不同林分类型在不同土层深度的土壤总有机碳(TOC)、惰性有机碳(ROC)、易氧化有机碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量以及土壤碳储量,研究其对土壤碳库的影响效果,探讨不同林分类型与土壤碳稳定性间的相互关系。[结果]与CK处理相比,0-20 cm和20-40 cm土层土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量以及土壤碳储量,增加了9.46%~51.24%,1.76%~44.89%,16.48%~44.26%和9.03%~64.84%以及10.61%~55.52%。[结论]不同林分类型人工林的种植均能提高0-20 cm和20-40 cm土层土壤TOC,ROC,EOC和MBC含量以及土壤碳储量;土壤TOC,EOC,MBC含量和土壤碳储量整体上随着土层深度的增加而降低,ROC含量随着土层增加而增加;0-20 cm和20-40 cm土层各林分类型土壤碳库指数与CK处理相比均增加,樟子松林、山桃林、沙棘山杏混交林更有利于圪秋沟流域土壤“碳封存”。

内蒙古圪秋沟流域不同林分类型对土壤养分含量的影响

【目的】为探明不同林分类型对圪秋沟流域土壤养分的影响。【方法】于2013~2021年在准格尔旗圪秋沟流域以8a生的樟子松林、山桃林、油松林、杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林以及未种植植物的对照区域(CK处理)7个样地为研究对象,测定不同林分类型不同土层深度的土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量,研究其土壤养分含量变化规律,探讨不同林分类型与土壤改良的效应关系。【结果】与CK处理相比,0~20 cm和20~40 cm深度不同林分类型土壤有机碳含量提升了11.11%~53.55%和9.91%~49.56%、土壤全氮含量分别提升了4.86%~54.15%和10.38%~59.73%、土壤速效磷含量分别提升了36.84%~160.53%和45.71%~117.14%、土壤速效钾含量分别提高了12.32%~67.95%和19.50%~66.32%。【结论】8 a生不同林分类型均在不同程度上提升了土壤养分水平;与杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林相比,樟子松林、山桃林、油松林对土壤养分含量提升效果最好。今后可在保证森林生态平衡前提下,适当在圪秋沟流域加大对上述三种林分类型的种植力度。人工林的种植对圪秋沟流域土壤改良具有积极作用,为碳中和背景下人工林土壤养分循环研究和圪秋沟流域人工林选育提供了一定参考依据。

田间自然陈化生物炭组成特征及对黑土有机碳的影响

为探讨生物炭田间自然陈化与土壤有机碳的相互作用机制,采用田间原位埋置尼龙袋法,研究了生物炭田间自然陈化0,30,90,180,360,720 d后,其自身结构特征及其类腐殖质组成的变化,以及对黑土有机碳及其腐殖质组分的影响。结果表明:生物炭陈化至720 d,其碳和氮含量较0 d显著增加,生物炭的氧化度和芳香性下降,脂族性提高,其类胡敏酸含量提高65.64%。通过对埋置生物炭袋处理(BCT)下方的土壤进行分析,与未埋置生物炭袋的对照处理(ck)的土壤相比,BCT处理土壤总有机碳(SOC)含量在720 d比ck土壤明显提高25.53%,土壤胡敏酸(HA)提高46.12%,胡敏素(HM)提高33.83%;而且,对于BCT处理而言,SOC、HA以及HM含量在720 d时较0 d显著增加17.33%,24.42%,31.88%;另外,BCT处理土壤的PQ值在720 d时明显高于ck处理。综上,田间自然陈化720 d的生物炭对土壤有机碳和氮素具有一定的富集效应,提高了土壤有机碳含量及其腐殖化程度,改善了土壤有机质品质,提升了土壤质量与肥力。

深基坑开挖对邻近盾构隧道的影响分析

以邻近天津地铁2号线盾构隧道的黄河道永基二期基坑工程为背景,采用有限元软件Plaxis建立三有限元模型,模拟基坑开挖对邻近盾构隧道的影响。计算结果显示,盾构隧道的各项变形控制指标均在允许范围内,基坑设计方案能满足地铁正常运营的要求,为同类工程的设计与施工提供了有益的参考。