1、生物炭(biochar)是指生物質在限氧條件下經過慢速熱解而形成的一種穩(wěn)定的、高度芳香化的、難熔的碳質材料。由于生物炭具有較大的孔隙度和比表面積，大量的表面負電荷和較高的陽離子交換量，使其在固碳減排、土壤改良和環(huán)境修復等方面都展現(xiàn)出良好的應用前景，從而成為環(huán)境、能源和農業(yè)領域的研究熱點。本論文以農業(yè)副產物花生殼為原料，在不同溫度(200-600℃)下制備生物炭，系統(tǒng)研究了生物炭的理化性質隨溫度的變化規(guī)律。針對我國北方土壤酸化加劇和氮素生

2、物有效性偏低等問題，選取山東招遠市果園酸化土壤為研究對象，以400℃制備的花生殼生物炭為供試原料，按照不同比例（1％，3％和5％）添加到酸化土壤中，系統(tǒng)研究了其對酸化果園土壤理化性質、土壤硝化作用、作物生長以及氮素生物有效性的影響。研究結果以期為生物炭在農業(yè)上的廣泛應用提供重要的理論數(shù)據。主要研究結果如下:
　　(1)生物炭的產率、氫(H)、氧(O)和氮(N)含量和CEC都隨溫度升高而降低;生物炭的碳(C)含量、pH、灰分含量和比

3、表面積都隨溫度升高而升高。
　　(2)花生殼生物炭顯著提高了供試土壤pH，CEC和有機質含量，提高幅度分別為5.22-22.7％，11.4-15.4％和25.9-80.2％。不同生物炭添加量下，5％添加量的效果最顯著。生物炭含有的灰分物質是導致土壤pH升高的重要因素之一。
　　(3)不同添加量的生物炭均促進了土壤總微生物活性，其中以3％添加量的促進效應最顯著。1％和3％添加量的生物炭均不同程度上提高了土壤微生物的平均顏色變化

4、率(AWCD)，物種豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)，其中均以3％處理組效果最明顯，顯著高于其他三個處理組。5％BC處理組顯著降低了微生物的(AWCD)，均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)。
　　(4)針對目前過量施用氮肥，造成土壤硝化過程加劇，導致土壤酸化的問題，開展了生物炭對土壤硝化作用的研究。結果表明:生物炭的添加減弱了酸化土壤的硝化作用。一方面是因為土壤中的生物炭通過吸附作用減少了硝化作用底物NH4+-N的含量;另外一方面，生物炭的

5、加入減少了酸化土壤中氨氧化細菌(AOB)的數(shù)量，減少幅度達到到2-4個數(shù)量級。和原生物炭相比，無酚類化合物(PHCs)生物炭(BC-PH)顯著提高了土壤AOB的豐度，提高幅度達到3個數(shù)量級，同時也增加了AOB群落結構的多樣性，并改變了AOB的群落結構;無芳香烴類化合物(PAHs)生物炭(BC-PA)處理中土壤的AOB豐度沒明顯變化。
　　(5)針對制約農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的氮素生物有效性低問題。通過盆栽試驗，探討了不同添加量（0％、1％

6、、3％和5％）的花生殼生物炭對油菜生長發(fā)育、根系形態(tài)、根際土壤環(huán)境和氮素生物有效性的影響。結果表明，施用生物炭提高了油菜的總生物量、總根長、根表面積、根體積和根平均直徑，提高幅度分別為2.8-20.8％、36.3-71.1％、35.7-69.7％，73.5-81.8％和10.9-59.7％，其中，均以3％BC處理增幅最高，5％BC處理增幅最低。生物炭的添加還明顯降低了氮素的吸收有效性，下降幅度為19.8-41.2％，卻明顯增加了氮素的利