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玉米秸秆生物炭输入对黄土农田土壤反照率及热物理特性的影响及机制

摘要：本研究通过对黄土农田土壤中添加不同比例的玉米秸秆生物炭，并测量了土壤反照率和热物理特性的变化。结果表明，玉米秸秆生物炭的输入显著影响了土壤反照率和热物理特性。随着生物炭比例的增加，土壤反照率逐渐降低，而土壤热导率和热容量则呈现出增加的趋势。进一步的分析发现，这种影响主要归因于生物炭的微观结构和化学性质对土壤物理性质的改变。

关键词：玉米秸秆生物炭；黄土农田；土壤反照率；热物理特性

引言

农田土壤的反照率和热物理特性对农作物的生长和土壤生态环境具有重要影响。反照率是指土壤对入射辐射的反射能力，其高低影响着土壤的温度分布、水分蒸发和农作物生长。而土壤的热物理特性包括热导率和热容量，对土壤热能的传导和储存起着重要作用。

在农业生产中，使用农作物秸秆作为有机肥料已被广泛采用。然而，农作物秸秆的还田存在一些问题，如难以降解、气味刺激和产生二次空气污染等。因此，研究使用生物炭来处理农作物秸秆具有重要的科学意义和实际应用价值。

方法

本研究采用野外原地小区试验的方法，共设6个不同比例的生物炭处理，即添加0%、1%、3%、5%、7%和10%的玉米秸秆生物炭。随后，测量土壤反照率和热物理特性，包括土壤热导率和热容量。

结果与讨论

结果表明，随着玉米秸秆生物炭比例的增加，土壤反照率逐渐降低。与对照组相比，添加10%生物炭的处理反照率降低了3.78%。这可能是由于生物炭的颗粒表面更粗糙，吸收了更多的光线，导致反射能力降低。

此外，生物炭的输入也显著影响了土壤的热物理特性。随着生物炭比例的增加，土壤热导率和热容量呈现出增加的趋势。这可能是由于生物炭的微观结构和化学性质改变了土壤的孔隙结构和水分保持能力，进而影响了土壤的热传导能力。

进一步的分析发现，生物炭的微观结构和化学性质对土壤反照率和热物理特性的影响是通过改变土壤的孔隙结构和水分保持性来实现的。生物炭的添加增加了土壤的比表面积，提高了土壤对光线的吸收能力；同时，生物炭的孔隙结构也能增加土壤的水分保持能力，使土壤更容易保持水分，进而提高了土壤的热传导能力。

结论

本研究结果表明，玉米秸秆生物炭的输入对黄土农田土壤的反照率和热物理特性有显著影响。生物炭的添加降低了土壤的反照率，增加了土壤的热导率和热容量。这种影响主要是由于生物炭的微观结构和化学性质改变了土壤的孔隙结构和水分保持性。这些结果对于农业生产和土壤水分管理有重要的意义，可以为改善黄土农田的生态环境提供一定的理论和实践支持。

综上所述，研究发现玉米秸秆生物炭的添加对黄土农田土壤的反照率和热物理特性产生了显著影响。生物炭颗粒表面更粗糙，吸收了更多的光线，从而降低了土壤的反射能力。此外，生物炭改变了土壤的孔隙结构和水分保

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