秸秆和秸秆木质素在土壤中的降解及其对土壤性质的影响

论文摘要

制浆造纸是国民经济中的重要产业之一,我国制浆造纸业受木材资源限制,非木纤维造纸占重要地位,但非木质纤维制浆受制浆黑液有机负荷高、污染重、处理难的限制。黑液中含有的大量木质素如能有效利用,既能减轻污染,又利于秸秆造纸的健康可持续发展,因此制浆木质素资源化利用是目前备受关注的重要课题。本文利用两种草浆工艺生产的木质素-铵法木质素（ALS）和碱法木质素（KL）,以小麦秸秆（WS）为对照,通过土培、盆栽和田间试验对施用秸秆木质素对红壤和潮土的土壤碳结构、土壤性质以及木质素农用效果进行研究,以期为麦秸造纸废弃物资源化利用提供基础资料。主要结论如下:1、红壤中,施秸秆的土壤中脂族碳比例增加,分子结构趋于简单;施KL土壤中脂族性减弱,芳香性增加;潮土中,施WS土壤中脂族C/芳香C比值随培养时间逐渐降低;施KL与施WS趋势相近;施ALS土壤中脂族C/芳香C比值先增后降。2、土培试验发现,在红壤和潮土中,施用有机物料显著增加土壤腐殖酸含量,施木质素的效果比WS显著。红壤中ALS的效果比KL显著,潮土中KL的效果比ALS明显。土培期间,红壤和潮土中各处理的土壤活性有机碳（LOC）含量随培养时间延长先升后降,峰值出现在180 d左右。3、土培条件下,施ALS和KL均使红壤的土壤pH升高,施KL使潮土的土壤pH显著提高。盆栽和田间试验发现,施KL能显著提高土壤pH。4、在土壤培养高水分条件下,红壤各处理土壤多酚氧化酶（PPO）活性先升后降,潮土趋势相似,最高值出现在180 d。红壤过氧化物酶（POD）活性在培养120 d后,施KL的土壤POD活性显著高于其他处理;而潮土中,施ALS的土壤POD活性在整个培养期均高于其他处理。盆栽第一茬收获后,红壤施ALS土壤PPO活性显著降低,施WS和KL土壤POD活性显著高于其他处理。潮土施ALS土壤POD活性显著提高。两茬玉米收获后,红壤施有机物料的两种酶活性均显著提高;潮土中,施WS的土壤PPO活性显著高于其他处理,施有机物料的土壤POD活性显著提高。5、田间试验中,2009年小麦、玉米产量均以施ALS最高,施KL和单施化肥最低;施WS的小麦产量居中,与其他处理差异显著,而玉米产量与施KL的无显著差异。2010年施ALS与WS的小麦产量相近,显著高于其他处理。综合以上结论,造纸木质素作为潜在的土壤有机改良剂应用,会对土壤化学、生物学性状,以及农作物生长产生明显的影响。造纸木质素对土壤性质的影响程度与方向,与造纸工艺过程及其废弃物成分及土壤种类等密切相关。本研究结果表明,铵法木质素具有潜在的农用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 秸秆还田效应研究
• 1.2.2 木质素、木质素降解及农用
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 供试土壤
• 2.1.2 供试秸秆和秸秆木质素
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 测定方法
• 2.2.2 数据分析
• 第三章 秸秆和秸秆木质素在土壤中的降解
• 3.1 试验设计
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 秸秆和秸秆木质素对土壤中有机物结构变化的影响
• 3.2.2 秸秆和秸秆木质素对不同类型碳分布的影响
• 3.3 小结
• 第四章 秸秆和秸秆木质素对土壤碳的影响
• 4.1 试验设计
• 4.1.1 土壤培养试验
• 4.1.2 盆栽试验
• 4.1.3 田间试验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 秸秆和秸秆木质素对土壤腐殖酸含量的影响
• 4.2.2 秸秆和秸秆木质素对土壤活性有机碳含量的影响
• 4.2.3 秸秆和秸秆木质素对土壤C/N 比的影响
• 4.3 小结
• 4.3.1 土壤腐殖酸
• 4.3.2 土壤活性有机碳
• 4.3.3 土壤碳氮比
• 第五章 秸秆和秸秆木质素对土壤性质的影响
• 5.1 试验设计
• 5.1.1 培养试验
• 5.1.2 盆栽试验
• 5.1.3 田间试验
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 秸秆和秸秆木质素对土壤pH 和土壤EC 的影响
• 5.2.2 秸秆和秸秆木质素对土壤硝态氮和土壤铵态氮含量的影响
• 5.2.3 秸秆和秸秆木质素对土壤酶活性的影响
• 5.3 土壤腐殖酸、土壤活性有机碳及土壤酶活性之间的关系
• 5.3.1 土壤腐殖酸含量与土壤酶活性的关系
• 5.3.2 土壤活性有机碳与土壤酶活性的关系
• 5.3.3 土壤腐殖酸与土壤活性有机碳的关系
• 5.4 本章小结
• 5.4.1 土壤pH 值和土壤电导率
• 5.4.2 土壤硝态氮和土壤铵态氮
• 5.4.3 土壤酶活性
• 5.4.4 土壤腐殖酸、土壤活性有机碳和土壤酶活性的关系
• 第六章 秸秆和秸秆木质素对作物生长的影响
• 6.1 试验设计
• 6.1.1 盆栽试验
• 6.1.2 田间试验
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 秸秆和秸秆木质素对作物产量的影响
• 6.2.2 秸秆和秸秆木质素对植株全氮的影响
• 6.2.3 秸秆和秸秆木质素对作物吸氮量的影响
• 6.3 小结
• 6.3.1 秸秆和秸秆木质素对盆栽试验产量的影响
• 6.3.2 秸秆和秸秆木质素对田间试验产量的影响
• 第七章 全文结论及展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 创新点
• 7.3 研究展望
• 附图：核磁共振谱图
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历