秸秆定向热解制备高保水生物炭及其对植物缓解干旱胁迫效果的机制研究

摘要

为了探究生物炭施入土壤后对缓解植物干旱胁迫的效果,本文针对不同热解温度(400°C、600°C和800°C)和反应气氛(CO2和N2)制备生物炭,研究不同热解条件对生物炭自身吸水保水效果的影响,从而筛选出前期优质保水生物炭材料并选取小麦种子进行盆栽还田验证实验.研究表明:影响生物炭自身吸水保水效果的因素主要是其孔径结构,表面亲水官能团数目及自身粒径;具有高孔隙度(比表面积和总孔容)和较多表面亲水官能团(主要是—OH和—COOH)的保水生物炭确实能提高土壤保水性能,主要体现在添加生物炭处理组的小麦干重鲜重及土壤含水率不同程度的增加,其中C800处理组的小麦鲜重干重增长率分别为:11.51％和10.64％,土壤含水率的增长为1.89％;生物炭的施入并不能完全缓解干旱胁迫带给植物的影响,但可以一定程度上减少水的灌溉量.同时初步分析得出生物炭施入后促进土壤保水性能的三个原因:1.生物炭自身丰富的孔隙度和表面亲水性官能团(—OH和—COOH);2.生物炭的施入能减小土壤的密度和容重,进而增加土壤的孔隙度;3.生物炭的施入能提高微生物量,进而提高土壤团聚体的稳定性.综合生物炭的品质,在热解温度为800°C和反应气氛为CO2下制备得到的生物炭材料(C800)具有较高的保水性能.