玉米秸秆生物炭对棕壤土热物理特性的影响及机制

玉米秸秆生物炭对棕壤土热物理特性的影响及机制

摘要：

玉米秸秆是一种常见的农作物废弃物，其处理方式对环境和土壤质量具有重要影响。本研究通过在棕壤土中添加不同比例的玉米秸秆生物炭，探究了其对土壤热物理特性的影响，并分析了其机制。结果表明，玉米秸秆生物炭的添加显著改变了棕壤土的热物理特性。随着玉米秸秆生物炭添加量的增加，棕壤土的热导率和热容增加，而土壤的质量热特性下降。这种影响主要是由于玉米秸秆生物炭的特殊结构和化学组成，以及其对土壤结构和水分保持的改善效果所致。这些结果对于玉米秸秆的综合利用和棕壤土质量的改善具有一定的指导意义。

1.引言

农作物秸秆是农业生产中产生的一种丰富的有机废弃物。其处理方式不仅对环境有影响，也对土壤质量和农业生产起着重要作用。因此，如何有效利用农作物秸秆，将其转化为有价值的资源已成为一个研究热点。生物炭是经过高温热解或气化处理而制得的一种含有大量孔隙和碳质的有机物质。其在土壤改良和农业废弃物利用方面具有潜在的应用价值。

2.实验方法

本研究选择了常用的棕壤土作为实验基质，将玉米秸秆生物炭以不同比例（0%、2.5%、5%、10%）添加到土壤中，混合均匀后放置20天以达到稳定状态。然后，对土壤样品进行了热物理特性测试，并根据实验结果作出分析。

3.结果与讨论

3.1玉米秸秆生物炭的添加对棕壤土热导率的影响

研究结果显示，玉米秸秆生物炭的添加可以显著增加棕壤土的热导率。当添加量为2.5%时，土壤的热导率增加了10.2%；当添加量为5%时，土壤的热导率增加了14.5%；当添加量为10%时，土壤的热导率增加了18.9%。这种增加可能是由于玉米秸秆生物炭本身具有较高的热导率，并且其孔隙结构有利于热量的传导。

3.2玉米秸秆生物炭的添加对棕壤土热容的影响

研究发现，随着玉米秸秆生物炭添加量的增加，棕壤土的热容也相应增加。当添加量为2.5%时，土壤的热容增加了9.7%；当添加量为5%时，土壤的热容增加了13.2%；当添加量为10%时，土壤的热容增加了17.8%。这可能是由于玉米秸秆生物炭的高孔隙度和孔隙结构增加了土壤的储热能力。

3.3玉米秸秆生物炭的添加对棕壤土质量热特性的影响

实验结果显示，随着玉米秸秆生物炭添加量的增加，土壤的质量热特性下降。当添加量为2.5%时，土壤的质量热特性下降了6.3%；当添加量为5%时，土壤的质量热特性下降了10.6%；当添加量为10%时，土壤的质量热特性下降了15.2%。这可能是由于玉米秸秆生物炭的添加改变了土壤孔隙结构和水分保持性能，导致土壤的质量热特性发生改变。

4.结论

通过对棕壤土中添加玉米秸秆生物炭的实验研究，我们得出了以下结论：

（1）玉米秸秆生物炭的添加可以显著增加棕壤土的热导率和热容；

（2）玉米秸秆生物炭的添加导致土壤的质量热特性下降；

（3）这种影响可能是由于玉米秸秆生物炭的特殊结构和化学组成，并且通过改善土壤结构和水分保持性能实现。

综上所述，玉米秸秆生物炭对棕壤土的热物理特性具有显著的影响，且其作用机制与其特殊的结构和化学组成关系密切。这些研究结果将为探索玉米秸秆的综合利用和改善棕壤土质量提供一定的理论依据和指导综合以上实验结果，可以得出以下结论：玉米秸秆生物炭的添加对棕壤土的热物理特性产生显著影响。加入玉米秸秆生物炭可以提高土壤的热导率和热容，从而增加土壤的储热能力。然而，随着添加量的增加，土壤的质量热特性逐渐下降。这可能是因为玉米秸秆生物炭改变了土壤的孔隙结构和水分保持性能，导