土壤矿物与生物炭可溶性组分的交互作用及机制

摘要

为探究生物炭可溶性组分与土壤矿物的交互作用,进而从矿物角度揭示生物炭在土壤中的稳定机制,以水稻秸秆为生物质原料制备不同炭化温度的生物炭(RS300、RS500和RS700),选用高岭石、蒙脱石和伊利石3种土壤矿物,开展土壤矿物与生物炭可溶性组分的吸附结合实验。结果表明:随生物炭可溶性组分碳浓度的升高,土壤矿物对其吸附量逐渐增加,3种土壤矿物的吸附量顺序总体为蒙脱石>伊利石>高岭石,这与土壤矿物的自身结构直接相关。高岭石、蒙脱石对生物炭可溶性组分的结合机制以范德华力为主,其贡献比例分别为3.4%-87.0%和32.0%-82.0%;而伊利石与RS300可溶性组分的吸附结合作用以Ca^(2+)架桥为主(贡献比例为60.4%-70.6%),与RS500和RS700可溶性组分的结合以范德华力为主(贡献比例分别为18.7%-65.0%和53.0%-67.6%)。经综合对比分析,RS500通过与蒙脱石的交互结合,最大程度上抑制了可溶性组分的溶解,有利于更好地发挥生物炭的固碳减排优势。