草醋液对土壤理化性质的影响毕业论文.doc

分类号分类号 S714S714 密密 级级 GKGK 单位代码单位代码 309309 学校代码学校代码 1029810298 学学 号号 南 京 林 业 大 学 本科生学士学位论文本科生学士学位论文 论文题目 草醋液对土壤理化性质的影响 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特别加以标注和致谢 的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果 也不包含我 为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料 对本研究 提供过帮助和做出过贡献的个人或集体 均已在文中作了明确的说明并表示 了谢意 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集 保存 使用毕业设计 论文 的 规定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和电子版本 学校 有权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并提供目录检索与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其它复制手段保存论文 在不以赢利为 目的前提下 学校可以公布论文的部分或全部内容 作者签名 日 期 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担 作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查 阅和借阅 本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文 涉密论文按学校规定处理 作者签名 日期 年 月 日 导师签名 日期 年 月 日 草醋液对土壤理化性质的影响草醋液对土壤理化性质的影响 摘要摘要 利用农作物秸秆炭化技术副产物之一的草醋液 通过野外试验和室内盆钵试验 研究相同浓度不同用量草醋液对土壤理化性质的影响 以期为草醋液运用于土壤改良提 供依据 从而进一步促进农作物秸秆综合利用 研究结果表明 向土壤中施加草醋液可 以显著增加土壤的最大持水量 毛管持水量 非毛管孔隙度 总孔隙度 有助于改善土 壤的通气透水性能 土壤 pH 随着草醋液用量的增加呈显著降低趋势 但对土壤有机质 有效磷和速效钾含量没有显著影响 关键词 关键词 草醋液 土壤 物理性质 化学性质 Effects of straw vinegar on soil physical and chemical properties Abstract This article studies the effects of straw vinegar one of the by products of crop straw carbonized technology on soil physical and chemical properties through field test and indoor tillers test in order to provide basis to apply straw vinegar for soil improvement and accelerate the use of crop straw The research results show that straw vinegar can significantly increases the maximum moisture capacity capillary moisture capacity non capillary porosity and total porosity which helps water and air go through the soil easier the pH of soil is significantly reduced when the amount of straw vinegar increases but the straw vinegar has no effects on organic content available phosphorus content and available potassium content Keywords strew vinegar soil physical properties chemical properties 目目 录录 前言前言 1 1 绪论绪论 2 1 1 农作物秸秆的类型与数量 2 1 2 农作物秸秆利用现状及存在问题 2 1 2 1 用作燃料 2 1 2 2 焚烧 2 1 2 3 用作饲料 2 1 2 4 秸秆还田 3 1 3 农作物秸秆资源化利用技术途径 3 1 3 1 生产胶合板 3 1 3 2 生物质能源开发 3 1 3 3 制作秸秆炭 4 1 4 秸秆炭及其生产过程副产品的利用 4 1 4 1 秸秆炭的作用 4 1 4 2 秸秆炭化处理过程的副产品及其利用 4 2 试验材料和研究试验材料和研究方方法法 6 2 1 供试材料 6 2 1 1 供试土壤 6 2 1 2 草醋液 6 2 2 研究方法 6 2 2 1 野外试验 6 2 2 2 室内盆钵试验 6 2 2 3 土壤样品的采集 7 2 2 4 测定项目及方法 7 2 2 5 数据处理 7 3 结果与分析结果与分析 8 3 1 草醋液对土壤物理性质的影响 8 3 2 草醋液对土壤化学性质的影响 10 4 结论与建议结论与建议 15 4 1 结论 15 4 2 建议 15 致致 谢谢 16 参考文献参考文献 17 1 前言前言 农作物秸秆是农业生产的主要副产品 由于其富含氮 磷 钾及微量元素成分 所 以是一种宝贵的可再生利用资源 具有很大的综合利用价值 我国作为农业生产大国 每年农作物秸秆产量约 6 亿 t 其中 有近 3 5 亿 t 的农作物秸秆直接用做燃料或就地焚 烧 这样既浪费资源 又污染环境 一方面 焚烧会产生二氧化碳 二氧化硫 氮氧化 物等气体 严重污染了大气 另一方面 焚烧秸秆还会造成土壤水分的蒸发以及土壤结 构的破坏 引起土壤板结 肥力下降 导致土壤生态系统严重恶化 从而使得农作物产 量下降 这已经成为政府 社会 舆论极度关切的热点和难点问题 因此 如何做好农 作物秸秆的资源化利用已成为亟待解决的农业问题 虽然近年来我国一直在积极开展这 方面的研究 但是农作物秸秆的回收利用率只占总量的约 40 还有近 60 没有得到合 理的利用 1 2 3 4 由此可见 农作物秸秆的资源化利用具有巨大的潜力 目前农作物秸秆 的综合利用方式主要有 直接还田 作动物饲料 制作建筑板材 生产生物质能源等 但是 在运用过程中人们也发现各种各样的问题 如 秸秆还田的经济效益不明显 由 于缺乏正确的技术指导 出现还田地块出苗率低 作物生长缓慢 甚至减产等现象 4 5 6 农作物秸秆作为动物饲料 不但需要进一步加工 而且利用效率很低 2 农作物秸秆用作 建筑板材还处于技术攻坚阶段 没有得到广泛运用 7 生物质能源的利用确实为农作物秸 秆拓广了利用范围 提供了一个全新的视角 但是由于成本过高 还是很难得到广泛认 同 8 9 近年来 另一种全新的利用方式应运而生 制作农作物秸秆炭 该技术生产的 秸秆炭产品利用途径十分广泛 作保温材料 吸附剂 土壤改良剂等 在秸秆炭生产过 程中产生了两个主要的副产物 即秸秆燃气和草醋液 现阶段农作物秸秆燃气已经得到 了回收利用 但草醋液还没有得到合理的解决 10 11 12 13 由于草醋液呈酸性 具有一定腐 蚀 所以如果不合理地处理 不但浪费资源 而且污染环境 本课题将研究秸秆炭生产工艺的副产物之一草醋液对土壤理化性质的影响 若能实 现对土壤明显的改良效果 则一方面避免造成资源的浪费 另一方面会进一步推进农作 物秸秆综合利用进程 进而较好地解决农作物秸秆无害化处理 对保护生态环境 促进 农业可持续发展起重要的作用 本试验采用野外试验和室内盆钵试验两种方式进行研究 1 草醋液对土壤物理性质的影响 野外试验 2 草醋液对土壤化学性质的影响 室内盆钵试验 2 1 绪论绪论 1 1 农作物秸秆的类型与数量农作物秸秆的类型与数量 农作物秸秆通常指小麦 水稻 玉米 棉花 甘蔗等农作物在收获籽实后剩余的部分 农作物秸秆中有机成分以纤维素 半纤维素为主 其次为木质素 蛋白质 脂肪 灰分 等 它是农业生产的主要副产品 也是十分宝贵的资源 我国是一个农业大国 农作物 秸秆资源极其丰富 主要包括粮食作物 包括水稻 小麦 玉米 大豆等 油料作物 包 括花生 油菜 芝麻 向日葵等 棉花 麻类 包括黄红麻 大麻 亚麻等 和糖料作物 主要包括甘蔗和甜菜 等五大类 1 2 毕于运等人运用草谷比法 选取经过订正的秸秆草谷 比 对中国秸秆资源进行了全面系统的估算 估算结果表明 随着我国农业综合生产能 力的提高 秸秆产量总体上呈不断增长的趋势 目前中国已经成为世界第一秸秆大国 2005年全国秸秆总产量达到84 183 12万t 其中稻草 玉米秸 麦秸依然是中国的主要作 物秸秆类型 3 1 2 农作物秸秆利用现状及存在问题农作物秸秆利用现状及存在问题 农作物秸秆数量庞大 种类繁多 在传统农业中 农作物的秸秆主要有以下几个用途 1 2 1 用作燃料用作燃料 在中国一些偏远的地区 由于经济条件的限制 人们至今还没有使用煤气或者天然气 等燃料 农民们将晒干的农作物秸秆堆成草垛 作为柴火来使用 但是 这样的利用效 率远远低于秸秆本身的利用价值 将丰富的秸秆资源白白地浪费了 况且 通过直接燃 烧所得到的热值远远比不上经过加工后的热值大 清洁 1 2 2 焚烧焚烧 在中国经济较发达的一线城市及其下属乡镇 由于都能够使用上煤气或者天然气 农 作物秸秆就成为了农民眼中的废物 处理它们最简单的方法就是直接焚烧 但是这样严 重污染了大气环境 浓浓的烟雾弥散在空气里 不但强烈刺激着我们的眼睛和呼吸道 而且严重影响了交通 给人们的工作和生活带来了很大的不便 1 2 3 用作饲料用作饲料 农作物秸秆的营养特点是粗蛋白质含量低 而粗纤维含量和无氮浸出物含量高 在自 然条件下是一种劣质饲料 一些农作物如玉米等秸秆质地比较鲜嫩 适合直接用来作为 饲料 而有些秸秆质地粗硬 适口性差 必须要经过加工才可以给动物使用 而且并不 3 是所有的动物都喜欢这种饲料 因此采食率极低 1 2 4 秸秆还田秸秆还田 农作物秸秆中含有大量的氮 磷 钾等营养元素 同时富含纤维素 半纤维素和一定 数量的木质素 蛋白质和糖等有机物质 是一种可以资源化利用的固体废弃物 秸秆还 田可以显著改善土壤结构及保水 肥 气 热的能力 使土壤容重降低 孔隙度增加 有机质含量提高 明显改善养分结构 但由于农民对秸秆还田的认识不足 通常将秸秆 闲置或烧掉 从而造成资源浪费和环境污染 其次 秸秆还田的经济效益不明显 购置 农作物秸秆粉碎机需要筹集一定的资金 导致秸秆还田技术不能广泛地被老百姓采纳 最后 缺乏正确的技术指导 出现秸秆还田后难腐解 还田地块出苗率低 作物生长缓 慢 甚至减产等现象 4 5 6 12 13 14 1 3 农作物秸秆资源化利用技术途径农作物秸秆资源化利用技术途径 随着人们对农作物秸秆的进一步认识和探索 发现传统的使用方法远远没有充分发挥 其利用价值 于是 新一轮的农作物秸秆技术革命拉开了序幕 1 3 1 生产胶合板生产胶合板 据相关部门估算 在 十一五 期间 我国农作物秸秆作为材料工业原料的利用率可 能达到总量的 10 20 预计到 2015 年 我国农作物秸秆材料产业的产量和产品种类 数量将超过欧美 跃居世界第一 成为世界上秸秆材料产业大国 但现阶段农作物秸秆 作为材料工业原料 其自身还存在一些不足 农作物秸秆的密度和导热系数低 传热速 率慢 导致秸秆人造板的热压时间要比同样条件下的木质刨花板或木质中密度纤维板长 得多 热压时秸秆人造板板坯内部水蒸气排泄困难 容易发生鼓泡 分层等热压缺陷 对秸秆胶黏剂的高要求也会带来成本上的压力 为此处于技术攻坚阶段的农作物秸秆胶 合板工艺正面临着巨大的挑战 7 15 16 1 3 2 生物质能源开发生物质能源开发 生物质能是蕴藏在生物质中的能量 是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而 贮存在生物质内部的能量 农作物秸秆生物质能源开发利用途径主要是生产秸秆燃气和 沼气 秸秆燃气工艺是采用热解气化法 在缺氧状态下 使秸秆不完全燃烧 从而产生 大量的氢气 甲烷和一氧化碳等可燃气体 目前 该技术已在全国示范推广300多个工程 这不仅提高了能源利用效率 而且减少秸秆直接燃烧时CO2气体及有害气体排放到大气中 从而有助于改善农村生态环境和农民生活质量 利用秸秆气化技术 人们已经建立了秸 秆发电厂 秸秆沼气技术主要是在常温常压下利用农作物秸秆在微生物代谢产生的酶的 4 催化下降解为含有酶的糖类 在沼气池中与人 畜 禽的粪便相混合 并加入一定比例 的水 经厌氧发酵制得沼气 现已有相关的工业设备能够将玉米秸秆裂解为生物质燃气 8 9 16 17 18 19 1 3 3 制作秸秆炭制作秸秆炭 农作物秸秆资源是极其丰富的 为了加大其利用价值 秸秆炭化处理工艺应运而生 农作物秸秆的炭化技术是将收获的农作物秸秆装入特定的炭化炉中 利用智能温控仪控 制温度 以一定的升温速度加热 当达到设定的温度后保持一定时间的恒温 在炭化的 过程中将得到所需的产品 秸秆炭 此技术与其他技术相比具有其独特的优势 首先 在生产过程中 只需要提供热能 就能得到所需要的产品 其次 整个设备简单 全程 自动化操作 原料的利用率达到了最大 最后 秸秆炭化生产工艺对原料的要求也比较 宽泛 可以快速地将秸秆投入其中处理 不需要进行筛选 节省了时间和人力 得到秸 秆炭的同时也产生了两个主要的副产物 秸秆燃气和草醋液 1 4 秸秆炭及其生产过程副产品的利用秸秆炭及其生产过程副产品的利用 1 4 1 秸秆炭的作用秸秆炭的作用 1 4 1 1 秸秆炭的保温作用秸秆炭的保温作用 王楠 陈敏等人通过对炭化秸秆理化特性的研究发现 与炭化稻壳相比 炭化秸秆具 有较高的固定碳含量 较小的导热系数和较好的流动性 具有良好的保温绝热效果 并 开发出了新型 质优 价廉的保温剂 11 1 4 1 2 秸秆炭的吸附性能秸秆炭的吸附性能 由于秸秆炭具有较大的比表面积 经过活化后有很强的吸附性能 现市面上已经有大 量出售 这些产品主要用作家庭常用吸附剂 如 放入冰箱除异味 放置在厕所里除臭 等 1 4 1 3 秸秆炭的改良土壤作用秸秆炭的改良土壤作用 陈金林 张齐生等人在棉秆炭用于修复镉污染土壤的研究过程中 发现以微孔为主的 棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性 同时还验证了镉污染土 壤上小白菜可食部和根部的镉积累量随着棉秆炭的加入明显降低 说明棉秆炭具有修复 土壤镉污染 降低蔬菜镉含量 并可提高蔬菜品质的作用 从而有力证明了秸秆炭具有 良好的土壤改良效果 20 周建斌等人对玉米秸秆炭化产物的性能及应用研究结果也表明 用秸秆炭改良后的土壤显著增加番茄的品质 21 5 1 4 2 秸秆炭化处理过程的副产品及其利用秸秆炭化处理过程的副产品及其利用 秸秆炭化处理是提高秸秆综合利用的重要途径 但秸秆炭化处理过程中所产生的秸 秆燃气 秸秆醋液即草醋液等副产品的正确处理尚需进一步完备 若将这些副产品随意 处置 不仅造成资源浪费 而且也会产生环境危害 所以对副产品的开发利用十分重要 1 4 2 1 秸秆燃气秸秆燃气 秸秆燃气主要成分有CO CO2 H2 N2和CH4 其中可燃成分为CO CH4和H2 由 于秸秆炭化过程中一般是以空气作为炭化介质 造成其燃气成分中CO2 N2含量偏高致使 燃气热值下降 而且 炭化工艺的主产物是秸秆炭 作为副产物的秸秆燃气的数量相对 较少 不必收集起来用于市场出售 而是用导管直接将其投入到加热装置中回收利用 这样既节省燃料成本 又充分利用资源 10 12 1 4 2 2 秸秆醋液即草醋液秸秆醋液即草醋液 秸秆醋液是农作物秸秆炭化处理得到的副产物之一 在秸秆炭化过程中秸秆本身所 含的纤维素 半纤维素 木质素 糖类和蛋白质等主要成分经过热解气化成烟 随着秸 秆中所含的水分气化成水蒸气一起作为上述各种成分热解的生成物 这些生成物经过冷 凝便得到液体产物秸秆醋液即草醋液 周建斌等人通过对不同温度下 草醋液得率的研 究表明 在炭化温度为750 时 草醋液得率最高 达到了48 06 草醋液是一种成分十 分复杂的副产物 其中大部分是水 其它主要组分有酸类 醛类 酚类 酮类 酯类等 其主要特点是来源于天然物质 对人畜无毒副作用 但是其具有一定的腐蚀性 由于草醋液的成分是天然的 对环境和动植物没有副作用 所以现阶段已成为农用化 学品的理想替代物 在国内已经将其加工为用于牲畜场所的消毒液 除臭剂 促进作物 生长的叶面肥和植物生长调节剂等 12 13 然而 在国外草醋液的运用至今无人问津 而与 此成分类似的木醋液的研究进入了新的发展阶段 现已开发出许多不同用途的专用木醋 液 农业方面 已有木醋液植物生长促进剂 植物除草剂 土壤改良剂 消臭剂 饲料 添加剂 有机肥发酵剂等产品上市销售 22 25 相比之下 草醋液作为土壤改良剂方面的 研究还没有引起人们的关注 综上所述 现阶段农作物秸秆综合利用技术的研究已经进入了一个新的时代 农作 物秸秆从传统的直接燃烧到如今的生物质能源以及秸秆炭的开发 这一系列成果大大拓 展了农作物秸秆的利用价值 实现了人们新的能源诉求 但是 在其开发利用过程中还 存在着一些问题需待进一步解决 其中 秸秆炭化处理过程中副产物草醋液对土壤理化 6 性质的研究正是对农作物秸秆炭化处理工艺过程中副产物问题资源利用的一个全新的尝 试 若能实现对土壤明显的改良效果 则会进一步推进农作物秸秆综合利用进程 2 试验材料和研究方法试验材料和研究方法 采用野外试验和室内盆钵试验相结合的研究方法 1 草醋液对土壤物理性质的影 响 野外试验 2 草醋液对土壤化学性质的影响 室内盆钵试验 2 1 供试材料供试材料 2 1 1 供试土壤供试土壤 野外试验选在南京林业大学树木园黄棕壤上进行 该地位于南京林业大学东南区 118 48 E 32 04 N 该区土壤为黏土 质地黏重 结构紧密 保水保肥能力强 但孔隙 小 通气透水性差 pH 6 69 呈中性 室内盆钵试验所用土壤采自树木园 选取0 30cm 土层的土壤 将采回的土样经风干 磨细 过2mm筛后封存在塑料袋中 置于阴凉干燥 处存放 备用 2 1 2 草醋液草醋液 本试验所用草醋液由稻秆 麦秆 玉米秆和棉秆混合后炭化制得 秸秆采集于南京 郊区 将材料气干 然后截断 炭化温度为 750 平均升温速率为 150 h 全程收集 的秸秆醋液原液自然沉淀两周后 滤去沉淀焦油部分 即得秸秆醋液 所得草醋液 pH 3 69 呈强酸性 其成分十分复杂 主要包括酸类 醛类 酚类 酮类 酯类等 采 用气 质联用仪对炭化温度为 450 的秸秆醋液进行主要成分分析 其主要成分平均相对 含量为 酚类物质 24 41 酮类物质 22 09 有机酸 20 79 醛类物质 4 52 醇类物 质 4 20 及酯类物质 2 44 2 2 研究方法研究方法 2 2 1 野外试验野外试验 本试验布置 3 块试验地 每块试验地面积取 0 25m2 间隔一段距离 以防止加入的 草醋液渗透到邻近的试验地 用喷壶向 3 块试验地中均匀地浇灌不同量的草醋液 分别 为 0mL 800mL 1500mL 分别编号为 0 1 2 浇灌后 用透明塑料薄膜覆盖在试验 地上 中间用细竹竿撑起 避免大量雨水的冲刷 7 2 2 2 室内盆钵试验室内盆钵试验 本试验共采用 6 个盆钵 盆钵上底 r1 7cm 下底 r2 6cm 高 h 15cm 向其中分别 加入 2500g 加入盆钵中土壤的质量根据公式 土壤质量 计算得出 22 1 R Rr r 1 37 3 h 经风干 磨细 过筛 0 2mm 后的土壤 同时依次加入 0mL 40mL 60mL 80mL 100mL 140mL 草醋液 分别编号为 0 1 2 3 4 5 为了使土壤与草醋液能够混合均匀 本试验采用分层加入草醋液的方式 即按照每次装 500g 的土壤 浇灌一次草醋液 分五次浇完 在土壤培养阶段要进行适当的田间管理 每隔一个星期浇灌一次自来水 浇灌用水 量为田间持水量的 60 70 具体做法是 当盆钵装好 2500g 土样后 置于感量 5g 的天 平上 加入自来水 直到电子称示数为 2906g 左右停止加水即可 理论电子称示数 g 田间持水量 65 2500 2500 其中田间持水量为 25 2 2 3 土壤样品的采集土壤样品的采集 试验 1 个月后 分别采集野外试验和室内盆钵试验的各处理土壤 其中 对野外试 验每个处理随机采集 3 个环刀样品供土壤物理性质的测定 对室内盆钵试验的每个处理 采集分析样品 1kg 经风干 磨细 过筛 2mm 和 0 1mm 装袋 编号 供土壤化学性 质的测定 2 2 4 测定项目及方法测定项目及方法 2 2 4 1 物理性质物理性质 土壤物理指标包括 土壤容重 最大持水量 毛管持水量 非毛管孔隙度 毛管孔 隙度 总孔隙度 土壤物理指标均采用环刀法测定 国标法 2 2 4 2 化学性质化学性质 土壤化学指标包括 土壤 pH 有机质 水解性氮 有效磷 速效钾 其中 土壤 pH 采用电位法测定 有机质采用重铬酸钾氧化 外加热法测定 水解性氮采用碱解 扩散法 有效磷采用 0 03mol L 1NH4F 0 025mol L 1HCl 浸提后钼锑抗比色法测定 速效钾用 1mol L 1NH4Ac 浸提 火焰光度法测定 国标法 2 2 5 数据处理数据处理 数据采用 Excel2003 处理 结果表示为 mean SD 并用 SAS8 02 软件进行 ANOVA 方差分析和 Duncan s 新复极差法多重比较 8 3 结果与分析结果与分析 3 1 草醋液对土壤物理性质的影响草醋液对土壤物理性质的影响 土壤容重即土壤密度指自然状态下 包括土粒之间的空隙 单位容积土壤的烘干质 量 在土壤质地相近时 土壤容重反映了土壤的紧实程度 其大小对植物根系 土壤动 物和微生物的活动有很大的影响 是土壤物理性质的重要指标 由表 2 可知 通过方差 分析 F 11 71 10 9 F0 01 2 6 说明草醋液的加入造成了土壤容重的显著差异 显著性水 平 1 但是 仅靠测得的 3 个土壤容重值 1 52 1 45 1 48 的大小变化还不能最终确定 土壤容重最终的变化趋势 之所以造成这种结果可能是由于土壤培养的时间比较短 需 要延长培养时间 从而使土壤与草醋液充分作用 也许数值能够呈现递增或递减的趋势 或者需要增多野外试验地的数量 对其变化趋势作进一步研究 最大持水量系指土壤全部孔隙充满水时所保持的水量 即土壤所能容纳的最大持水 量 它的多少 与土壤质地 结构及垒结性有关 饱和水对植物是有效的 但在最大含 水量时 由于土壤空气不足 因此对一般植物扎根和生长不利 由表 1 可见 土壤最大 持水量随着草醋液加入量的增多显著增加 分别为 22 01 26 12 26 42 相邻数值 之间分别比前者增加了 18 7 1 1 由方差分析可得 F 30 69 10 9 F0 01 2 6 可见 草醋液已经造成土壤最大持水量的显著性差异 显著性水平 1 可能是由于土壤中加 入草醋液后 微生物的活性或者数量有所增加导致 毛管持水量是指毛管上升水达最大量时的土壤含水量 它是吸湿水 膜状水和毛管上 升水的总和 毛管水是土壤中可以移动的 对植物最有效的水分 所以毛管水对植物生 长发育具有重要的意义 由表 1 和表 2 可见 土壤毛管持水量并未随着草醋液量的增加 而增加 分别为 18 36 20 58 20 43 最大值出现在 1 号样地 最小值出现在 0 号 样地 但是总体出现增加的趋势 1 2 号试验地分别比 0 号试验地增加了 12 1 和 11 3 由多重比较发现 F 14 05 10 9 F0 01 2 6 达到了显著性差异 这是可能由于草 醋液在一定程度上改善了土壤结构性 提高了土壤保水性能 土壤孔隙根据其大小和性能分为非毛管孔隙和毛管空隙 前者主要由大土粒或土团 疏松排列而形成 形成的孔隙通常为空气所占据 又由于这类孔隙对水分吸持力较小 9 所以灌溉或降水时进入其中的水分会很快淋失 它的主要作用是通气透水 决定着土壤 的通气性和排水状况 后者是毛管孔隙的容积占土壤容积的百分数 它是由细小土粒紧 密排列而成的小孔隙 土壤水分在其中能被毛管引力吸持 从而决定着土壤的蓄水性 由表 1 分析 土壤的非毛管孔隙度和毛管孔隙度都随着草醋液加入量的增加而增加 分 别为 5 54 8 03 8 87 和 27 82 29 87 30 26 其中 非毛管孔隙度由 5 54 增 为 8 87 增加了近 60 1 结合差方分析 F 25 13 10 9 F0 01 2 6 其变化达到了显 著性差异 可能是由于草醋液的加入改善了微生物的生存环境 增加了其活动频率 加 快了其形成代谢和对土壤的分解作用所致 而毛管孔隙度由 27 82 增为 30 26 只增加 了约 8 8 由方差分析得 F 6 2210 9 F0 01 2 6 说明草醋液的加入已经造成了土壤总孔隙度的显著差异 显著 水平达到了 1 通过比较发现 主要是由于非毛管孔隙度增加引起 表表 1 不同处理土壤基本物理性质不同处理土壤基本物理性质 Table1 Basic physical properties of different treated soil 不同处 理 different treatment 土壤容重 g cm 3 soil bulk density 最大持水量 maximum moisture capacity 毛管持水量 capillary moisture capacity 非毛管孔隙 non capillary porosity 毛管孔隙度 capillary porosity 总孔隙度 total porosity 0 1 52 0 0022 01 0 3918 36 0 045 54 0 4627 82 0 3233 36 1 40 1 1 45 0 0026 12 0 3420 58 0 488 03 0 0229 87 1 2337 90 0 91 2 1 48 0 0026 42 0 4620 43 0 148 87 0 2330 26 0 1139 13 0 42 表表 2 2 不同处理土壤基本物理性质方差分析不同处理土壤基本物理性质方差分析 Table 2 Analysis of variance for basic physical properties of different treated soil 项目 items 变差来源 sources of variation 离差平方和 sum of squares 自由度 degree of freedom 均方 mean square FF0 01 A e 土壤容重 soil bulk density 0 006 0 002 2 6 0 003 0 0003 11 71 最大持水量 maximum moisture capacity 36 42 3 56 2 6 18 21 0 59 30 69 毛管持水量 capillary moisture capacity 9 27 1 98 2 6 4 64 0 33 14 05 非毛管孔隙度 non capillary porosity 组间 组内 among class interclass 18 01 2 15 2 6 9 01 0 36 25 13 F0 01 2 6 10 9 10 图图1 1 不不同同处处理理土土壤壤p pH H值值 F Fi ig g1 1 p pH H o of f d di if ff fe er re en nt t t tr re ea at te ed d s so oi il l 6 00 6 10 6 20 6 30 6 40 6 50 6 60 6 70 6 80 6 90 7 00 0406080100140 加入草醋液量 mL Addition amount of straw vinager mL 土壤pH值 pH 毛管孔隙度 capillary porosity 10 30 4 97 2 6 5 15 0 83 6 22 总孔隙度 total porosity 55 42 8 19 2 6 27 71 1 37 20 30 由此可见 草醋液对改善土壤物理性质具有一定的积极意义 3 2 草醋液对土壤化学性质的影响草醋液对土壤化学性质的影响 草醋液中富含酸类 醛类 酚类 酮类 酯类等物质 它的加入显著改变了土壤的 pH 但是对土壤其他的化学性质没有显著性影响 方差分析及测得结果见表 3 至表 9 表表 3 不同处理土壤基本化学性质不同处理土壤基本化学性质 Table 3 Basic chemical properties of different treated soil 不同处理 different treatment 土壤 pH pH 有机质 organic 水解性氮 mg kg 1 hydrolysable nitrogen 有效磷 mg kg 1 available P 速效钾 mg kg 1 available K 0 6 96 0 011 51 0 0148 23 0 380 99 0 0017 58 0 99 1 6 86 0 011 64 0 0147 87 0 921 03 0 0116 70 0 56 2 6 83 0 031 58 0 0147 73 0 141 26 0 0115 47 0 43 3 6 74 0 041 61 0 0047 79 0 011 16 0 0015 29 0 80 4 6 49 0 021 72 0 0048 13 0 260 97 0 0015 29 0 43 5 6 24 0 041 79 0 0247 69 0 190 95 0 0015 47 0 25 表表 4 4 不同处理土壤基本化学性质方差分析不同处理土壤基本化学性质方差分析 Table 4 Analysis of variance for basic chemical properties of different treated soil 项目 items 变差来源 sources of variation 离差平方和 sum of squares 自由度 degree of freedom 均方 mean square FF0 01 A e 土壤 pH pH 1 10 0 33 5 12 0 22 0 03 8 00 有机质 organic 0 15 0 16 5 12 0 03 0 01 2 25 水解性氮 hydrolysable nitrogen 0 73 5 70 5 12 0 15 0 47 0 31 有效磷 available P 0 23 0 08 5 12 0 05 0 01 5 00 速效钾 available K 组间 组内 among class interclass 13 61 10 40 5 12 2 72 0 87 3 14 F0 01 5 12 5 06 土壤 pH 常被看作土壤的主要变量 它对 土壤的许多化学反应和化学过程有很大影响 土壤的酸碱性直接影响着土壤肥力和植物的生 长状况 一般情况下土壤 pH 在 6 0 7 0 之间最 适宜植物的生长 从表 4 可以看出 11 F 8 00 5 06 F0 01 5 12 说明草醋液的加入已经造成土壤 pH 的显著差异 1 显著水平 由图 1 和表 4 可以看出 土壤的 pH 随着草醋液的加入量的增加而显著降低 数值分别为 6 96 6 86 6 83 6 74 6 49 6 24 且 6 96 6 86 6 83 6 74 与 6 96 相比 6 96 6 86 6 83 与 6 49 相比均已达到显著性差异 5 水平 其中 0 1 2 号土样的 pH 与 5 号相比达到了极显著差异 1 水平 可以预见若将其加入碱性土壤中可以显著 中和盐碱土壤的强碱性 从而有效改良土壤 这充分说明草醋液对调解土壤 pH 具有积极 的意义 表表 5 不同处理土壤不同处理土壤 pH 值多重比较值多重比较 Table 5 Multiple comparisons for pH of different treated soil 不同处理 different treatment 平均值 average i X 6 X i X 5 X i X 4 X i X 3 X i X 2 X 0 6 96 1 X0 72 0 47 0 280 130 09 1 6 86 2 X0 63 0 38 0 190 040 2 6 83 3 X0 59 0 34 0 150 3 6 67 4 X0 43 0 180 4 6 49 5 X0 250 5 6 24 6 X0 注 表明显著差异 a 0 05 表明极显著差异 a 0 01 由于草醋液中含有一定量的 有机碳物质 所以预计它的加入可 能改善土壤的有机碳含量 从图 2 和表 3 可以看出 随着草醋液加入 量的增加 土壤中有机碳含量呈上 升趋势 数值分别为 1 51 1 64 1 58 1 61 1 72 1 79 同时 由表 6 多重比较可见 4 号 5 号土样与 0 号土样相比达到了极显 著差异 1 水平 5 号土样与 0 号 2 号 3 号土样相比 有机质含量有 了显著性差异 5 水平 说明草醋液对于增加土壤碳库贮存有一定的作用 但是 通过 方差分析发现 F 2 25 5 06 F0 01 5 12 表明草醋液的加入并没有引起土壤有机质含量 的显著变化 1 水平 可能是因为土壤对草醋液中的有机碳的积累速度比较缓慢 若增 加草醋液的施入量或者延长土样的培养时间 也许会使草醋液对土壤的作用更加明显 图图2 2 不不同同处处理理土土壤壤有有机机质质含含量量 F Fi ig g2 2 O Or rg ga an ni ic c c co on nt te en nt t o of f d di if ff fe er re en nt t t tr re ea at te ed d s so oi il l 1 30 1 40 1 50 1 60 1 70 1 80 0406080100140 草醋液加入量 mL Addition amount of straw vinager mL 有机质含量 Organic content 12 表表 6 不同处理土壤有机质含量多重比较不同处理土壤有机质含量多重比较 Table 6 Multiple comparisons for organic content of different treated soil 不同处理 different treatment 平均值 average i X 6 X i X 5 X i X 4 X i X 3 X i X 2 X 5 1 79 1 X0 28 0 21 0 19 0 150 07 4 1 72 2 X0 21 0 140 110 080 1 1 64 3 X0 130 060 030 3 1 61 4 X0 090 030 2 1 58 5 X0 070 0 1 51 6 X0 注 表明显著差异 a 0 05 表明极显著差异 a 0 01 土壤中的水解性氮又称有效 性氮 它包括无机态氮 铵态 氮 硝态氮 和一部分易分解 的有机态氮 氨基酸 酰胺态 N 它们约占全氮量的 1 与有机质含量及熟化程度有着 密切的关系 测定土壤中的水 解性氮 可以了解土壤的肥力 状况和有机质的矿化程度 结 合图 3 和表 3 可知 不同处理 土壤中水解性氮含量在 47 69 mg kg 1 48 23 mg kg 1浓度区间范围内上下波动 通过相应 的方差分析及表 7 的多重比较发现 F 0 31 5 06 F0 01 5 12 说明草醋液的加入并没有 引起土壤水解性氮含量的显著变化 草醋液对调节土壤水解性氮含量没有积极的意义 表表 7 不同处理土壤水解性氮含量多重比较不同处理土壤水解性氮含量多重比较 Table 7 Multiple comparisons for hydrolysable nitrogen content of different treated soil 不同处理 different treatment 平均值 average i X 6 X i X 5 X i X 4 X i X 3 X i X 2 X 0 48 23 1 X0 530 500 440 360 10 4 48 13 2 X0 430 390 340 250 1 47 87 3 X0 180 140 080 3 47 79 4 X0 090 060 图图3 3 不不同同处处理理土土壤壤水水解解性性氮氮含含量量 F Fi ig g3 3 H Hy yd dr ro ol ly ys sa ab bl le e n ni it tr ro og ge en n c co on nt te en nt t o of f d di if ff fe er re en nt t t tr re ea at te ed d s so oi il l 43 00 44 00 45 00 46 00 47 00 48 00 49 00 50 00 0406080100140 草醋液加入量 mL Addition amount of straw vinager mL 水解性氮含量 mg kg Hydrolysable nitrogen content mg kg 13 2 47 73 5 X0 040 5 47 69 6 X0 土壤有效磷系指土壤中可被植 物吸收的磷组分 它包括全部水溶 性磷 部分吸附态磷及有机磷 虽 然土壤的速效磷含量只占全磷量的 极小部分 但是许多实验证实 土 壤速效磷含量是衡量土壤磷元素供 应状况的较好指标 土壤有效磷含 量的高低在一定程度反映了土壤中 磷素的贮量和供应能力 因此 它 在诊断与施肥方面具有较大的意义 由图 4 和表 3 可见 当草醋液加入量为 60mL 时 土壤有效磷含量达到最大值为 1 26mL 当草醋液加入量为 140mL 时 土壤有效磷含量达到最小值为 0 95mL 最大值和 最小值仅相差 0 31 而且由方差分析和多重比较分析可得 除了 2 号土样与 4 号 5 号土 样呈显著差异外 其他各土样之间都未呈现显著相关性 结合表 3 可见 F 5 00 5 06 F0 01 5 12 说明草醋液的加入并未造成土壤有效磷含量的显著差异 表表 8 不同处理土壤有效磷含量多重比较不同处理土壤有效磷含量多重比较 Table 8 Multiple comparisons for available P content of different treated soil 不同处理 different treatment 平均值 average i X 6 X i X 5 X i X 4 X i X 3 X i X 2 X 2 1 26 1 X0 31 0 29 0 27 0 23 0 10 3 1 16 2 X0 21 0 19 0 170 130 1 1 03 3 X0 080 060 040 0 0 99 4 X0 040 020 4 0 97 5 X0 020 5 0 95 6 X0 注 表明显著差异 a 0 05 表明极显著差异 a 0 01 土壤速效钾系指土壤中存在的能很快地被植物吸收利用的水溶性钾 约占全钾量的 1 2 它包括土壤溶液中的钾和吸附在土壤胶体表面的代换性钾 两者都易被植物吸 收利用 土壤的全钾量反映了土壤钾素的潜在供应能力 而土壤速效钾则是土壤钾素的 图图4 4 不不同同处处理理土土壤壤有有效效磷磷含含量量 F Fi ig g4 4 A Av va ai il la ab bl le e P P c co on nt te en nt t o of f d di if ff fe er re en nt t t tr re ea at te ed d s so oi il l 0 00 0 20 0 40 0 60 0 80 1 00 1 20 1 40 0406080100140 草醋液加入量 mL Addition amount of straw vinegar mL 有效磷含量 mg kg Available P content mg kg 14 现实供应指标 图 5 和表 3 表明 测得的土壤速效钾含量分别为 17 58 16 70 15 47 15 29 15 29 15 47 草醋液的加入使得土壤中的速效钾含量先下 降 后增加 但是 由表 4 方差分析发现 F 3 146 86 6 83 6 74 6 49 6 24 土壤有机质 水解性氮 有效磷和速效钾含量没有显著影响 3 通过研究发现 向土质黏重的土壤中浇灌草醋液 可以显著改善土壤的通气透水 性 向土壤中浇灌草醋液可以显著改善土壤的酸碱性 4 2 建议建议 1 本试验采用野外试验和室内盆钵试验相结合的方式 重点强调室内盆钵试验 但 野外试验地相对比较少 需要进一步加大野外试验的规模 从而使监测数据更加有说服 力 2 本试验由于时间关系只进行了理化性质的研究 若要更加全面地了解土壤性质的 影响 还需对不同处理土壤生物学性质作进一步研究 3 不同草醋液量已造成了土壤容重的显著差异 但是仅凭测得的 3 个土壤容重值 1 52 1 45 1 48 的大小变化还不能最终确定土壤容重最终的变化趋势 需要延长培养时 间 使土壤与草醋液充分作用 或者需要增多野外试验地的数量 对其变化趋势作进一 步研究 各相邻土壤样品之间有机质含量的变化不显著 还需要延长培养时间或增加草 醋液施入量 4 通过试验说明草醋液对调节土壤 pH 有积极的意义 可将试验用土改为碱性土壤 进一步加以研究 5 由于时间关系本实验还没有研究草醋液对植物生长状况的影响 可以在盆钵中种 入试验植物 做进一步的研究 16 致致 谢谢 本文是在导师陈金林教授的悉心指导下完成的 在论文的选题 构思至最后定稿的 全过程中 渗透着导师的心血和智慧 导师严谨的治学态度 深厚的专业学识 给我留 下了深刻的印象 导师对我的学术研究方向 研究思维和研究方法的培养 更使我终生 受益 同时 导师高效的工作作风