不同来源蔬菜秸秆生物质炭基本性质的研究(附件)
摘要：生物质炭是生物质在缺氧或绝氧环境中，经热裂解、炭化后生成的固态产物。将生物质炭施入土壤后，它能有效的提高土壤的肥力，促进农作物的生长。本实验的目的是通过研究不同来源蔬菜秸秆炭的基本性质来挑选合适的蔬菜秸秆炭作为改良剂来改善土壤肥力。本实验一共选用了4种蔬菜秸秆（辣椒、茄子、苦瓜和黄瓜），分别测定了4项基本指标（全钾量、全磷量、全氮量和有机碳含量）。最后实验表明，苦瓜秸秆的全钾量最高，黄瓜秸秆的全磷量和全氮量都是最高，而辣椒秸秆的有机碳含量最高；辣椒秸秆的全钾量、全磷量和全氮量都是最低，黄瓜的有机碳含量最低。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验材料 2
1.2测定指标与方法2
1.2.1生物质炭全钾的测定 2
1.2.2生物质炭全磷的测定2
1.2.3生物质炭全氮的测定3
1.2.4生物质炭有机碳的测定4
1.3 数据处理4
2 结果与分析5
2.1不同来源蔬菜秸秆生物质炭的全钾含量分析5
2.2不同来源蔬菜秸秆生物质炭的全磷含量分析5
2.3不同来源蔬菜秸秆生物质炭的全氮含量分析6
2.4不同来源蔬菜秸秆生物质炭的有机碳含量分析6
3讨论 7
4结论7
致谢8
参考文献9
不同来源蔬菜秸秆生物质炭基本性质的研究
引言
引言
中国是个农业大国，目前已成为世界上农业废弃物产出率最大的国家[1]。据统计，我国在2007年各类农作物产生的稻秆总量就达7.28亿t，雄居世界榜首，并且平均每年仍以1.72%的速度稳步增长[2]。在这种大背景下，越来越多的研究将秸秆等生物质高温裂解转变为生物质炭对土壤中碳的固定作为关注对象[3]。
生物质炭因其特有的多环芳香结构，具有很强的生物和化学稳定性[4]。利用这种稳定机制可以对碳素进行固定[5]。它的主要成分是羧酸、纤维素、酸及酸的衍生物以及脱水糖、苯般、烧属烃及稀属经类的衍生物等[
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
6]。含有60%以上的碳元素，还包括H、O、N、S及少量的微量元素，能够为微生物提供碳源和营养物质，有利于堆肥中微生物的繁殖[7]。生物质炭可以通过土壤环境行为对全球气候变化起到间接影响。将稻秆类生物质炭施于农田土壤中可以将生物质中50%左右的碳素固定于土壤中，减少大气中CO2浓度[8]，还能缓解能源危机，从而起到增汇减排的作用。生物质炭还可以通过提高碳负效应来缓解全球温室效应[3]。有研究表明，在土壤中施入少量的生物质炭，能够有效降低有机污染物对植物的毒害作用，降低农药、杀虫剂和其它有机污染物在农作物中的富集[9,10]。
然而，生物质炭的使用也存在一些争论， 比如在土壤改良方面是否会在土壤剖面移动[11]。土壤中添加生物质炭会导致土壤中腐殖酸含量的降低，且添加生物质炭过高还会对植物生长产生抑制效果[12]。
由于不同来源的生物质炭如辣椒秸秆炭、茄子秸秆炭、苦瓜秸秆炭、黄瓜秸秆炭，其生物质炭的基本性质不一样，造成对养分循环、提高作物生产力和改善生态环境的不同的效果。为了研究不同来源生物质炭土壤改良的效果，本论文选取4种蔬菜秸秆生物质炭作为土壤改良剂，分别为辣椒、茄子、苦瓜和黄瓜秸秆，探究其对土壤肥力的影响。
1 材料与方法
1．1 实验材料
本次实验用到的一共有4种不同的生物质炭：辣椒、黄瓜、茄子和苦瓜秸秆炭。
1.2 测定指标与方法
1.2.1 生物质炭全钾的测定（NaOH熔融—火焰光度法）
（1）操作步骤
①待测液制备。称取生物质炭约0.1g于坩埚底部，用无水酒精稍润湿样品，加入固体NaOH 1.0g。将坩埚留一小缝在高温电炉内有低温加热至450℃，保持15min。冷却后加10mL水，加热至80℃，待熔块溶解后，煮5min，转入100mL容量瓶，加盐酸（1:1）5滴和硫酸（1:3）5mL，定容。此待测液可用于全钾和全磷的测定。
②测定。吸取待测液5.00mL于100mL容量瓶中定容，在火焰光度计上测定，记录检流计的读数，然后在工作曲线上查得K浓度（μgmL1）。
（2）结果计算
全钾量（K，gkg1）=
式中： ——从标准曲线上查得的K的质量浓度（μgmL1）；
m——烘干样品的质量（g）；
106——将μg换算成g的除数。
1.2.2 生物质炭全磷的测定（NaOH熔融—钼锑抗比色法）
（1）操作步骤
①待测液制备。同测定全钾的待测液制备方法，同时做空白试验。
②绘制标准曲线。分别准确吸取0、1、2.5、5、7.5、10、15mL于50mL容量瓶中，同时加入于显色测定所用的样品溶液等体积的空白溶液二硝基酚指示剂2、3滴，并用100gL1碳酸钠溶液调节至微黄色，加入钼锑抗显色剂5.00mL，定容，放置30min后在波长700nm处测定其吸光度，绘制标准曲线。
③样品溶液中磷的定量
A. 显色：准确吸取0、1、2.5、5、7.5、10、15mL（含磷0.04到1.0μg）于50mL容量瓶中，同时加入于显色测定所用的样品溶液等体积的空白溶液二硝基酚指示剂2、3滴，并用100gL1碳酸钠溶液调节至微黄色，加入钼锑抗显色剂5.00mL，定容，放置30min。
B. 比色：显色的样品溶液在分光光度计上，用700nm、1cm光径比色皿，以空白试验为参比液调节仪器零点，进行比色测定，读取吸光度，在校准曲线上查得相应的含磷量。
（2）结果计算
生物质炭全磷量（gkg1）=
式中：——从校准曲线查得的待测样品中磷的质量浓度（mgL1）；
m——称样质量（g）；
V1 ——样品熔后的定容体积（mL）；
V2——显色时溶液定容的体积（mL）；
V3——从熔样定容后分取的体积（mL）；
——将风干土变换为烘干土的转换因素；
H——风干土中水分含量百分数。
1.2.3 生物质炭全氮的测定（半微量开氏法）
（1）操作步骤
①消煮：准确称量大约0.1g生物质炭样品送入干燥的消煮管底部，加少量去离子水润湿，加入加速剂2g和浓硫酸5mL，摇匀，将开消煮管斜置于300W变温电炉上，用小火加热，待瓶内反应缓和时（10到15min），加强火力使消煮的样液保持沸腾，加热的部位不超过瓶中的液面，以防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解，致使氮素损失，消煮的温度以硫酸蒸气在瓶颈上部三分之一处冷凝回流，待消煮液和炭粒全部变为灰白色（稍带绿色），再消煮1h。消煮完后冷却待用。做一份空白测定，除不加如炭样外，其他操作皆与测定炭样相同。
②氨的蒸馏
A. 检查蒸馏装置是否漏气，用水的馏出液将管道洗净。
B. 用少量去离子水将冷却后的消煮液定量吸取10mL转入蒸馏瓶内，再加入20mL的10molL1NaOH溶液，加入少量去离子水清洗内壁。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验材料 2
1.2测定指标与方法2
1.2.1生物质炭全钾的测定 2
1.2.2生物质炭全磷的测定2
1.2.3生物质炭全氮的测定3
1.2.4生物质炭有机碳的测定4
1.3 数据处理4
2 结果与分析5
2.1不同来源蔬菜秸秆生物质炭的全钾含量分析5
2.2不同来源蔬菜秸秆生物质炭的全磷含量分析5
2.3不同来源蔬菜秸秆生物质炭的全氮含量分析6
2.4不同来源蔬菜秸秆生物质炭的有机碳含量分析6
3讨论 7
4结论7
致谢8
参考文献9
不同来源蔬菜秸秆生物质炭基本性质的研究
引言
引言
中国是个农业大国，目前已成为世界上农业废弃物产出率最大的国家[1]。据统计，我国在2007年各类农作物产生的稻秆总量就达7.28亿t，雄居世界榜首，并且平均每年仍以1.72%的速度稳步增长[2]。在这种大背景下，越来越多的研究将秸秆等生物质高温裂解转变为生物质炭对土壤中碳的固定作为关注对象[3]。
生物质炭因其特有的多环芳香结构，具有很强的生物和化学稳定性[4]。利用这种稳定机制可以对碳素进行固定[5]。它的主要成分是羧酸、纤维素、酸及酸的衍生物以及脱水糖、苯般、烧属烃及稀属经类的衍生物等[
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
6]。含有60%以上的碳元素，还包括H、O、N、S及少量的微量元素，能够为微生物提供碳源和营养物质，有利于堆肥中微生物的繁殖[7]。生物质炭可以通过土壤环境行为对全球气候变化起到间接影响。将稻秆类生物质炭施于农田土壤中可以将生物质中50%左右的碳素固定于土壤中，减少大气中CO2浓度[8]，还能缓解能源危机，从而起到增汇减排的作用。生物质炭还可以通过提高碳负效应来缓解全球温室效应[3]。有研究表明，在土壤中施入少量的生物质炭，能够有效降低有机污染物对植物的毒害作用，降低农药、杀虫剂和其它有机污染物在农作物中的富集[9,10]。
然而，生物质炭的使用也存在一些争论， 比如在土壤改良方面是否会在土壤剖面移动[11]。土壤中添加生物质炭会导致土壤中腐殖酸含量的降低，且添加生物质炭过高还会对植物生长产生抑制效果[12]。
由于不同来源的生物质炭如辣椒秸秆炭、茄子秸秆炭、苦瓜秸秆炭、黄瓜秸秆炭，其生物质炭的基本性质不一样，造成对养分循环、提高作物生产力和改善生态环境的不同的效果。为了研究不同来源生物质炭土壤改良的效果，本论文选取4种蔬菜秸秆生物质炭作为土壤改良剂，分别为辣椒、茄子、苦瓜和黄瓜秸秆，探究其对土壤肥力的影响。
1 材料与方法
1．1 实验材料
本次实验用到的一共有4种不同的生物质炭：辣椒、黄瓜、茄子和苦瓜秸秆炭。
1.2 测定指标与方法
1.2.1 生物质炭全钾的测定（NaOH熔融—火焰光度法）
（1）操作步骤
①待测液制备。称取生物质炭约0.1g于坩埚底部，用无水酒精稍润湿样品，加入固体NaOH 1.0g。将坩埚留一小缝在高温电炉内有低温加热至450℃，保持15min。冷却后加10mL水，加热至80℃，待熔块溶解后，煮5min，转入100mL容量瓶，加盐酸（1:1）5滴和硫酸（1:3）5mL，定容。此待测液可用于全钾和全磷的测定。
②测定。吸取待测液5.00mL于100mL容量瓶中定容，在火焰光度计上测定，记录检流计的读数，然后在工作曲线上查得K浓度（μgmL1）。
（2）结果计算
全钾量（K，gkg1）=
式中： ——从标准曲线上查得的K的质量浓度（μgmL1）；
m——烘干样品的质量（g）；
106——将μg换算成g的除数。
1.2.2 生物质炭全磷的测定（NaOH熔融—钼锑抗比色法）
（1）操作步骤
①待测液制备。同测定全钾的待测液制备方法，同时做空白试验。
②绘制标准曲线。分别准确吸取0、1、2.5、5、7.5、10、15mL于50mL容量瓶中，同时加入于显色测定所用的样品溶液等体积的空白溶液二硝基酚指示剂2、3滴，并用100gL1碳酸钠溶液调节至微黄色，加入钼锑抗显色剂5.00mL，定容，放置30min后在波长700nm处测定其吸光度，绘制标准曲线。
③样品溶液中磷的定量
A. 显色：准确吸取0、1、2.5、5、7.5、10、15mL（含磷0.04到1.0μg）于50mL容量瓶中，同时加入于显色测定所用的样品溶液等体积的空白溶液二硝基酚指示剂2、3滴，并用100gL1碳酸钠溶液调节至微黄色，加入钼锑抗显色剂5.00mL，定容，放置30min。
B. 比色：显色的样品溶液在分光光度计上，用700nm、1cm光径比色皿，以空白试验为参比液调节仪器零点，进行比色测定，读取吸光度，在校准曲线上查得相应的含磷量。
（2）结果计算
生物质炭全磷量（gkg1）=
式中：——从校准曲线查得的待测样品中磷的质量浓度（mgL1）；
m——称样质量（g）；
V1 ——样品熔后的定容体积（mL）；
V2——显色时溶液定容的体积（mL）；
V3——从熔样定容后分取的体积（mL）；
——将风干土变换为烘干土的转换因素；
H——风干土中水分含量百分数。
1.2.3 生物质炭全氮的测定（半微量开氏法）
（1）操作步骤
①消煮：准确称量大约0.1g生物质炭样品送入干燥的消煮管底部，加少量去离子水润湿，加入加速剂2g和浓硫酸5mL，摇匀，将开消煮管斜置于300W变温电炉上，用小火加热，待瓶内反应缓和时（10到15min），加强火力使消煮的样液保持沸腾，加热的部位不超过瓶中的液面，以防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解，致使氮素损失，消煮的温度以硫酸蒸气在瓶颈上部三分之一处冷凝回流，待消煮液和炭粒全部变为灰白色（稍带绿色），再消煮1h。消煮完后冷却待用。做一份空白测定，除不加如炭样外，其他操作皆与测定炭样相同。
②氨的蒸馏
A. 检查蒸馏装置是否漏气，用水的馏出液将管道洗净。
B. 用少量去离子水将冷却后的消煮液定量吸取10mL转入蒸馏瓶内，再加入20mL的10molL1NaOH溶液，加入少量去离子水清洗内壁。
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