《生物質炭添加對旱地紅壤熱性質的影響機理研究》是劉志鵬為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：生物質炭添加對旱地紅壤熱性質的影響機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉志鵬
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土壤熱性質是影響土壤-大氣間水熱交換的重要因素，其隨土壤結構、含水量及土壤有機質含量的變化而變化。近年來，農業廢棄物生物質炭轉化與還田被認為是實現土壤固碳以應對全球氣候變化的重要手段之一。然而，生物質炭作為人為輸入的穩定有機物在迅速提高土壤有機質含量並改變土壤結構和持水性能的同時必然對土壤熱性質產生綜合影響。但由於相關研究較少，生物質炭添加對土壤熱性質的影響及其機理尚不清楚。本研究擬結合室內模擬及田間定位試驗，明確旱地紅壤熱性質（熱容量、導熱率和熱擴散係數）隨生物質炭添加量及添加時間的變化規律；闡明生物質炭通過影響土壤有機質、孔隙狀況、持水性能等對土壤熱性質產生直接或間接作用機理；揭示生物質炭添加引起土壤熱性質變化后土壤溫度和水分動態回響特徵。本課題研究成果將豐富土壤熱性質影響因素的認識，為研究人為固碳對土壤-大氣間水熱交換過程的影響提供科學依據。
結題摘要
土壤的熱性質是影響土壤中的熱量儲存和傳遞的關鍵性因素，因而也可以通過決定土壤中的微氣候來影響土壤中的各種過程。長久以來，施用生物質炭由於可以作為一種提升土壤一系列理化與生物性質的處理方式而受到廣泛關注。然而，幾乎沒有關於生物質炭處理對於土壤熱性質影響的資料可供參考。本次試驗分為室內與田間兩部分。在室內試驗中，使用紅壤與小麥秸稈生物質炭填裝擾動土柱，容重均為1.3 g cm-3，生物質炭處理分別占質量分數為0%, 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%與2.5%。與此同時，本研究也在紅壤地區的表土層（0~20cm）進行了同樣處理的田間試驗。所得的擾動土柱與原狀土樣品的熱性質測量方法為熱脈衝法，土壤的含水量處理由0%至40%以5%的間隔遞增。同時，在田間自然狀態下也原位測量了土壤的熱性質。在擾動土柱實驗中，因為容重一定，所以在大多數含水量下土壤的熱容量，導熱率和熱擴散係數均不受影響。這表明即使施用量達到2.5%，生物質炭對於土壤熱性質的影響也並不能通過改變土壤的物質組成直接實現。而田間原狀土樣品的測得的結果顯示，在大多數含水量的水平下，土壤的熱容量和熱擴散係數均有顯著的下降趨勢。同時，田間直接測量的結果顯示生物質炭的施用對於土壤的熱容量、導熱率和熱擴散係數均有顯著下降的作用。現認為生物質炭有兩種影響土壤熱性質的機理。其一是通過增多土壤中的中空隙和大孔隙從而使土壤的總孔隙度增加，這對於熱容量與導熱率有負面影響。另一種則是使土壤的保水能力增強從而導致土壤含水量增加，這對於土壤的熱性質有正面影響。其中第一種影響，即為由其對於土壤結構影響而產生的負面影響則為田間環境下的主要影響因素。此外，生物質炭自身所具有疏水性，會使土壤的疏水性增加，這也對土壤導熱率和熱擴散係數的降低具有潛在影響。
