生物炭对异硫氰酸甲酯降解、活性的影响与机制

摘要

随着保护地和高附加值作物种植面积增大，土传病害发生日益严重，采用熏蒸剂进行土壤消毒是防治土传病害最好的方法。棉隆和威百亩是国内普遍使用的熏蒸剂，异硫氰酸甲酯（Methyl isothiocyanate, MITC）是上述两种熏蒸剂的降解产物，也是防治土传病原菌、线虫及田间杂草的活性成分。已有研究表明 MITC的降解随着土壤中有机质含量增加而增大。生物炭是富含微孔、具有吸附性的新型有机肥料，在改善农田土壤质量、提高作物产量、减缓温室效应、控制土壤污染、减少熏蒸剂向大气中逃逸等方面表现出巨大潜力，此外有研究表明生物炭本身对土传病害有防控效果。作为肥料，生物炭添加到土壤中后对MITC环境行为和其控制土传病害效果的影响尚不清楚。论文通过干燥器土壤熏蒸法和室内顶空瓶培养法研究了不同原材料生产的生物炭对MITC降解及生物活性的影响，研究结果如下：
　　（1）生物炭对异硫氰酸甲酯降解的影响
　　生物炭对MITC在土壤中的降解影响有三种，一是抑制，二是加速，三是无影响。生物炭本身具有降解和吸附 MITC的能力，对 MITC降解的影响不仅与生物炭自身降解或吸附能力有关,也与生物炭理化性质关系密切，如比表面积大、H/C值小、对 MITC吸附作用强的生物炭抑制MITC降解能力强；比表面积小、H/C值大、降解MITC能力强的生物炭，在土壤中加速MITC降解能力也强。如抑制降解类生物炭降低2.8-6.1倍MITC降解速率，而加速降解类生物炭则能增加2.2-31倍MITC降解速率。
　　生物炭能不同程度的影响MITC生物降解和化学降解两个过程，其中抑制降解类生物炭能增大生物降解而减小化学降解比例；加速降解类生物炭能增大化学降解而减小生物降解比例。环境因素如土壤温度、含水量、土壤质地、生物炭添加量对MITC在添加了生物炭土壤中的降解均有影响。对于抑制降解类生物炭，随着土壤温度、含水量、生物炭添加量的增加，对MITC降解的抑制作用增大；对于加速降解类生物炭，随土壤温度、生物炭添加量的增加、含水量的降低，对MITC降解的加速作用增大。生物炭对MITC降解的加速或抑制作用也因土壤质地的不同而不同，土壤理化性质如pH、有机质都不同程度影响MITC在含有生物炭土壤中的降解。
　　（2）生物炭对异硫氰酸甲酯生物活性的影响
　　生物炭较低用量下（如1％或0.5%），不影响MITC对土壤各种病原物防效。随着生物炭用量增加（>2%），MITC的活性降低，对病虫害的防治产生负面影响。但这种负面影响可随着MITC前体物质棉隆用量的增加而降低。MITC吸附型生物炭，棉隆用量等于或大于125 mg/kg，1%生物炭添加量对异硫氰酸甲酯防治根结线虫、疫霉菌和镰刀菌、马唐和苘麻等主要有害生物无负作用。MITC降解型生物炭，棉隆用量等于或大于100 mg/kg，0.5%生物炭添加量对异硫氰酸甲酯防治根结线虫、疫霉菌和镰刀菌、苘麻和马唐等主要有害生物均无负影响。

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第一章 引 言

1.1 异硫氰酸甲酯

1.2 生物炭概念及理化性质

1.3 生物炭在农业上应用

1.4 生物炭与熏蒸剂

1.5 论文研究内容、目的和意义

第二章 生物炭对异硫氰酸甲酯降解的影响

2.1 材料与方法

2.2结果与分析

2.3 本章小结

第三章 生物炭对异硫氰酸甲酯吸附的作用

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 生物炭对异硫氰酸甲酯生物活性的影响

4.1材料和方法

4.2 试验结果

4.3 本章小结

第五章 全文结论

5.1研究结论

5.2 存在问题及未来工作设想

参考文献

致谢

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