长期免耕对土壤有机质不同组分热稳定性的影响
发布时间：2020-12-10 10:13
土壤有机质（SOM）的稳定性与有机碳周转、土壤肥力等密切相关,转变耕作措施可能会影响SOM的数量和稳定性。热分析技术主要包括热重分析（TG）和差示扫描量热分析（DSC）,可以通过相关参数表征SOM的热稳定性。本研究基于中科院栾城农业生态系统实验站的长期定位试验探讨不同耕作措施下SOM的热稳定性、化学结构及其关联性。试验开始于2001年,设四个处理,分别为翻耕+秸秆不还田（CK）、翻耕+秸秆还田（CT）、旋耕+秸秆还田（RT）和免耕+秸秆还田（NT）。在2017年小麦收获后,采集0-10 cm和10-20 cm 土层土样。通过物理分组技术分离不同的粒级,包括砂粒（>53 μm）、粉粒（2-53 μm）和粘粒（<2μm）。热稳定性参数包括%Exo1（热易分解有机质占有机质的比例）、TG-T50（有机质分解一半时对应的温度）、DSC-T50（有机物燃烧释放产生总能量的一半时所对应的温度）和ED（单位SOM释放能量的值）等指标。同时,利用固态13C核磁共振波谱技术（13C-NMR）分析整土中SOM的官能团种类、相对丰度及表征SOM稳定程度的指标A/A-O（烷基碳与烷氧碳中炔基碳与双...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验地点Figure2-1Experimentalsite耕作措施试验始于2001年的冬小麦季，起始的实验设置为翻耕+秸秆粉碎还田(conventionaltillage，CT)、旋耕+秸秆粉碎还田(rotarytillage，RT)和免耕+秸秆
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文13品重量与温度关系的技术。热重法是利用热降解及热氧降解动力学，根据数据成曲线图，我们得到了质量-温度曲线(TG曲线)，TG曲线纵坐标为质量百分比，横坐标为温度。TG是失重曲线，两点之间的TG做差可以得到高温下对应温度区间范围内样品质量的损失量;对TG曲线各点对时间进行一次微分，从而得到热重微分(dm/dt)曲线(derivativesofthermogravimetry,DTG)。DTG可以反映加热过程中样品损失速率的连续变化规律，从而可以判断样品的活跃范围，DTG曲线的极值点（峰值）表示土样损失速率最快（慢）时的温度，不仅能够得到特征温度点也能得到升温过程中出现过几次极值点，对峰出现的一段进行积分，可以得到质量变化量。DTG速率越快，表示样品的组成成分越不稳定。(2)差示扫描量热分析(DSC)差示扫描量热分析(DifferentialScanningCalorimetry,DSC)是在程序控制温度下，测量输入到物质和参比物的温度差和温度的关系的一种技术。这种方法不仅分辨能力和灵敏度较高，且能获取各种热力学参数，其原理如下图2-3：图2-2DSC基本原理图Fig2-2TheschematicdiagramofDSCDSC共分为功率补偿型以及热流型DSC两种，图2-3为功率补偿型DSC,将样品与参比物置于仪器内，参比物是不发生相变且没有热效应产生的物质，对它们进行同样的升温处理，当样品发生变化时，两者间会产生温度差，它们下面的高灵敏度热电偶就会产生温差电势，经过放大器自动调节后会补偿使两样品温差趋于零的电流，这个过程补偿的热量为样品的热量变化的反映。DSC的影响因素和差热分析类似，其受实验条件（动态气氛的种类与性质及系统升温速率）、
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文用小的量勺将样品挖取至坩埚内，样品质量为 15 mg，从电脑上设置样品名称，存储位置以及加热过程的温控，在此实验中加热初始温度为 25 ℃，结束温度为650 ℃，中间没有停留；将样品放入仪器后，等待 DTG 的数值低于 10 μg/min，即可开始测量，测量结束后仪器会有风扇自动降温至 50 ℃，将至 25 ℃时即可开始下次测量。由于天平非常的精密敏感，因此要注意试验环境避免气流以及实验台面有较大震动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展[J]. 汪景宽,徐英德,丁凡,高晓丹,李双异,孙良杰,安婷婷,裴久渤,李明,王阳,张维俊,葛壮. 土壤学报. 2019(03)
[2]应用13C核磁共振技术研究土壤有机质化学结构进展[J]. 李娜,盛明,尤孟阳,韩晓增. 土壤学报. 2019(04)
[3]连续免耕与秸秆还田对土壤养分含量的影响[J]. 李华,刘世平,陈畅,王静. 江苏农业科学. 2018(15)
[4]土壤团聚体与有机碳稳定机制的研究进展[J]. 徐香茹,汪景宽. 土壤通报. 2017(06)
[5]核磁共振技术在森林凋落物分解研究中的应用[J]. 王玉哲,刘先,胡亚林. 生态学杂志. 2017(11)
[6]基于固态13C核磁共振波谱研究植物残体分解和转化机制的进展[J]. 李昌明,王晓玥,孙波. 土壤. 2017(04)
[7]长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响[J]. 杨永辉,武继承,丁晋利,张洁梅,潘晓莹,何方. 农业机械学报. 2017(09)
[8]土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展[J]. 王磊,应蓉蓉,石佳奇,龙涛,林玉锁. 土壤学报. 2017(04)
[9]生活垃圾制备RDF工艺参数及其热特性研究[J]. 齐琪,袁京,李赟,张地方,李国学. 中国环境科学. 2017(03)
[10]浅谈热分析技术的应用[J]. 温丽萍,周晓玲,蔺万峰,任悦. 江西化工. 2016(05)
博士论文
[1]长期保护性耕作土壤团聚体有机碳转化过程及机制[D]. 王碧胜.中国农业科学院 2019
[2]长期保护性耕作对土体及团聚体中微生物特征和有机质的影响及机理[D]. 赵龙华.中国农业大学 2016
[3]长期施肥对亚热带稻田土壤有机碳氮及微生物学特性的影响[D]. 郝晓晖.华中农业大学 2008
硕士论文
[1]亚热带地区长期施肥措施下稻田土壤有机质稳定性研究[D]. 罗璐.西安建筑科技大学 2013
本文编号：2908521
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验地点Figure2-1Experimentalsite耕作措施试验始于2001年的冬小麦季，起始的实验设置为翻耕+秸秆粉碎还田(conventionaltillage，CT)、旋耕+秸秆粉碎还田(rotarytillage，RT)和免耕+秸秆
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文13品重量与温度关系的技术。热重法是利用热降解及热氧降解动力学，根据数据成曲线图，我们得到了质量-温度曲线(TG曲线)，TG曲线纵坐标为质量百分比，横坐标为温度。TG是失重曲线，两点之间的TG做差可以得到高温下对应温度区间范围内样品质量的损失量;对TG曲线各点对时间进行一次微分，从而得到热重微分(dm/dt)曲线(derivativesofthermogravimetry,DTG)。DTG可以反映加热过程中样品损失速率的连续变化规律，从而可以判断样品的活跃范围，DTG曲线的极值点（峰值）表示土样损失速率最快（慢）时的温度，不仅能够得到特征温度点也能得到升温过程中出现过几次极值点，对峰出现的一段进行积分，可以得到质量变化量。DTG速率越快，表示样品的组成成分越不稳定。(2)差示扫描量热分析(DSC)差示扫描量热分析(DifferentialScanningCalorimetry,DSC)是在程序控制温度下，测量输入到物质和参比物的温度差和温度的关系的一种技术。这种方法不仅分辨能力和灵敏度较高，且能获取各种热力学参数，其原理如下图2-3：图2-2DSC基本原理图Fig2-2TheschematicdiagramofDSCDSC共分为功率补偿型以及热流型DSC两种，图2-3为功率补偿型DSC,将样品与参比物置于仪器内，参比物是不发生相变且没有热效应产生的物质，对它们进行同样的升温处理，当样品发生变化时，两者间会产生温度差，它们下面的高灵敏度热电偶就会产生温差电势，经过放大器自动调节后会补偿使两样品温差趋于零的电流，这个过程补偿的热量为样品的热量变化的反映。DSC的影响因素和差热分析类似，其受实验条件（动态气氛的种类与性质及系统升温速率）、
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文用小的量勺将样品挖取至坩埚内，样品质量为 15 mg，从电脑上设置样品名称，存储位置以及加热过程的温控，在此实验中加热初始温度为 25 ℃，结束温度为650 ℃，中间没有停留；将样品放入仪器后，等待 DTG 的数值低于 10 μg/min，即可开始测量，测量结束后仪器会有风扇自动降温至 50 ℃，将至 25 ℃时即可开始下次测量。由于天平非常的精密敏感，因此要注意试验环境避免气流以及实验台面有较大震动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展[J]. 汪景宽,徐英德,丁凡,高晓丹,李双异,孙良杰,安婷婷,裴久渤,李明,王阳,张维俊,葛壮. 土壤学报. 2019(03)
[2]应用13C核磁共振技术研究土壤有机质化学结构进展[J]. 李娜,盛明,尤孟阳,韩晓增. 土壤学报. 2019(04)
[3]连续免耕与秸秆还田对土壤养分含量的影响[J]. 李华,刘世平,陈畅,王静. 江苏农业科学. 2018(15)
[4]土壤团聚体与有机碳稳定机制的研究进展[J]. 徐香茹,汪景宽. 土壤通报. 2017(06)
[5]核磁共振技术在森林凋落物分解研究中的应用[J]. 王玉哲,刘先,胡亚林. 生态学杂志. 2017(11)
[6]基于固态13C核磁共振波谱研究植物残体分解和转化机制的进展[J]. 李昌明,王晓玥,孙波. 土壤. 2017(04)
[7]长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响[J]. 杨永辉,武继承,丁晋利,张洁梅,潘晓莹,何方. 农业机械学报. 2017(09)
[8]土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展[J]. 王磊,应蓉蓉,石佳奇,龙涛,林玉锁. 土壤学报. 2017(04)
[9]生活垃圾制备RDF工艺参数及其热特性研究[J]. 齐琪,袁京,李赟,张地方,李国学. 中国环境科学. 2017(03)
[10]浅谈热分析技术的应用[J]. 温丽萍,周晓玲,蔺万峰,任悦. 江西化工. 2016(05)
博士论文
[1]长期保护性耕作土壤团聚体有机碳转化过程及机制[D]. 王碧胜.中国农业科学院 2019
[2]长期保护性耕作对土体及团聚体中微生物特征和有机质的影响及机理[D]. 赵龙华.中国农业大学 2016
[3]长期施肥对亚热带稻田土壤有机碳氮及微生物学特性的影响[D]. 郝晓晖.华中农业大学 2008
硕士论文
[1]亚热带地区长期施肥措施下稻田土壤有机质稳定性研究[D]. 罗璐.西安建筑科技大学 2013
本文编号：2908521
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