1、本 科 毕 业 论 文 开 题 报 告施用生物碳对不同年龄杉木人工林土壤理化性质的影响学 院： 林学院 专业年级： 水土保持与荒漠化防治 学 号： 姓 名： 指导教师、职称： 一、立题意义及国内外的研究现状与存在问题，主要研究内容及拟解决的关键性问题（含文献综述）全球气候变暖已是国际社会面临的共同问题，根据全球碳计划最新数据显示，2012 年全球二氧化碳的排放量达到 3.561010 吨，如何减少二氧化碳的排放量是目前科学家面需要解决的问题。研究发现，位于亚马逊盆地的黑土显著改善了土壤肥力，提高了表层土壤对大气中二氧化碳的固存，由于黑土中含有大量的生物炭，所以与未含有生物炭的土壤相比，前者的土
2、壤养分含量显著高于其他区域。由于生物炭具有特殊的炭结构，与其他土壤改良剂相比，生物炭更稳定，能长久的保存于土壤中。作为一种良好的固碳剂，生物炭被视为解决全球变暖的一种新方法。生物炭是在低氧或缺氧条件下，通过高温裂解将木材、草、秸秆或其它农业剩余物碳化，是以固定碳元素为目的的炭。具体来说是经过高温裂解，将薪柴、农作物秸秆及废弃物、杂草、果皮、凋落物等有机生物质经炭化形成的一种性质稳定、碳含量极高的物质。传统认为生物炭是黑碳的一种，但根据制备生物炭材料的不同，生物炭可分为木炭、竹炭、秸秆炭、焦炭、果壳炭等。近年来国内外学者对生物炭的性质及环境效应作了大量的研究，发现生物炭具有极强的吸附性，由于生物
3、炭是一种惰性物质，可长期存在于土壤环境中，生物炭被视为地球上稳定的碳库。杉木(Cunninghamia Lanceolata)为我国重要的用材、造林树种，也是我国南方 16 省区的主要造林树种之一。因其具有材质好、生长快、纹理直、易加工、形态均匀等特点，成为我国南方最重要的造林材种，在人工林产业中发挥着重要的作用。近年来，随着人们对杉木木材需求量的增加，人工杉木林地面积不断扩大；在杉木人工林地连续栽植的过程中, 出现杉木连栽生长量普遍下降的问题，这种多代连载的经营方式和不合理的炼山等栽培措施导致杉木人工林地土壤肥力下降，严重影响了杉木人工林地的持续发展。为改善植株的生长和土壤的肥力状况，近年来
4、学者们把研究视角放在生物炭上，生物炭作为一种良好的土壤改良剂，成为近年来在农林生态系统、环境生态系统、能源等诸多研究领域关注的焦点，生物炭特殊的表面结构和极具稳定性的特征，引起学者们的广泛关注。国外在生物炭的性质和特征及其对土壤物理、化学性质、微生物的作用，作物肥效及土壤固碳等方面展开了较广泛的研究工作，并取得许多进展。我国对生物炭的研究处于起步阶段，研究时间较短，对不同材质制备生物炭的性质和作用机制不很清楚。目前有关生物炭应用领域的研究多是在水环境处理和农业环境修复等方面。涉及林业方面的研究较少，特别是生物炭对杉木人工林生态环境系统的影响研究尚未见报道。鉴于此，本文通过野外林地试验和室内盆栽
5、模拟的方法，在福建农林大学三明莘口教学林场和福建农林大学玻璃温室内，进行生物炭对杉木人工林生态环境系统的影响研究。通过施用生物炭对不同林龄杉木人工林土壤物理、化学性质及杉木生长的影响研究；及不同杉木组分制备的生物炭对不同杉木栽植代数土壤及杉木幼苗生长的影响研究，揭示生物炭对杉木人工林生态系统的影响，为生物炭在杉木林地中的应用提供理论依据。研究内容：主要探讨施用生物炭对不同年龄杉木人工林土壤物理性质（容重、水分、孔隙度）和土壤化学性质（pH、全量养分、速效养分）的影响。二、本课题的主要研究内容和方法、步骤、预期目的1研究方法：土壤主要物理化学指标测定内容及方法：（1）土壤的物理性质：采用环刀法测
6、定土壤的容重、持水率（最大持水量、毛管持水量、最小持水量）和孔隙度（毛管孔隙度、非毛管孔隙度）（2）土壤的化学性质：pH 值（电位法测定） 、全 N（碳氮分析仪测定） 、全 P（硫酸-高氯酸消煮-钼锑抗比色法） 、全 K（火焰光度计） 、水解性 N（碱解扩散法） 、速效 P（盐酸-氟化铵法） 、速效 K（乙酸铵提取- 火焰光度测量法） 、土壤有机碳。2. 预期目的：（1 ） 、不同林龄杉木人工林施用生物炭一年后，土壤的物理性质得到改善，施炭处理后，不同林龄的杉木人工林土壤容重下降，杉木幼龄林、中龄林、成熟林的土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度增大；杉木各林分土壤的自然含水量、最大含水量、田
7、间持水量及毛管持水量增加，而这些差异变化在土壤 0-20cm 土层最显著，在 20-40cm、40-60cm 土层中土壤的物理性质无基本变化。（2 ） 、不同林龄杉木人工林施用生物炭一年后，不同生物炭处理下各林分土壤的 pH 值、全碳、全磷、全钾、水解性氮、有效磷和速效钾含量皆高于未施炭处理，且差异显著，差异变化量主要体现在表层土壤中，在 20-40cm、40-60cm 土层中土壤的 pH、全量养分和速效养分无显著变化，而不同生物炭处理下各林分土壤全氮含量无明显变化，且无差异性。比较不同生物炭处理对不同林龄杉木人工林土壤化学性质影响发现，木炭生物炭对各龄林表层土壤 pH 值、全碳、全磷、全钾及
8、速效养分的影响更显著。在生物炭处理下，杉木幼龄林的 pH 值、全磷、全钾和速效钾含量变化差异最大，而土壤的水解性氮和有效磷的含量在杉木成熟林中变化差异最大。三、研究工作总体安排及具体进度（1）2013 年 5 月-2013 年 7 月，准备工作，查阅文献资料，搜集相关资料，实验方案。（2）2013 年 8 月-2013 年 9 月，购买生物炭（3）2013 年 10 月-2014 年 2 月，土壤理化性质的测定。（4）2014 年 2 月-2014 年 5 月，整理数据，撰写论文。四、指导教师审查意见：签字： 年 月 日五、系(教研室)审查意见：签字： 年 月 日六、学院审查意见：分管院长签章： 年 月 日
