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生物炭在提高土壤肥力、提高土壤的pH和保护土壤生态安全等方面具有重要的研究意义。为考察了生物炭对土壤环境的安全性,本论文以污泥、莲杆和花生壳为原料,在450℃、550℃、650℃以及750℃温度下制备生物炭,实验选取天津西青区独流减河旁的农田土壤为研究对象,按照不同浓度比例(0%、2%、4%、6%、10%和20%)添加到土壤中,系统研究了其对土壤的理化性质、微生物种类、种子发芽以及对土壤生态安全性的影响。得到的结果如下:(1)随着热解温度的升高三种生物炭的产率、氢、氧和氮含量有明显的下降,而三种生物炭中的碳含量、pH和灰分含量有明显的增加。通过研究生物炭作用下土壤的pH、有机质、阳离子交换量和过氧化氢酶的变化规律及其作用机理。结果表明:污泥、莲杆和花生壳炭显著提高了供试土壤pH、CEC和有机质含量,提高幅度分别为0.92～1.11、8.62～9.86cmol/kg、32.41～38.31g/kg;0.64～0.76、13.01～16.15cmol/kg、37.98～46.90g/kg;0.56～0.72、10.38～11.51cmol/kg、16.41～19.04g/kg。其中,同一温度条件下,添加不同类型的生物炭,污泥炭添加浓度为6%、莲杆炭添加浓度为10%和花生壳炭添加浓度为6%的效果最显著。(2)通过土壤细菌群落测定,解析微生物群落变化情况。结果表明:通过土壤微生物高通量测序分析,发现有10个优势菌门。施加生物炭后浮霉菌门(Planctomycetes)、类诺卡氏菌属(Nocardioides)、变形菌门(Proteobacteria)含量增加,发酵制造出的葡萄糖和乳糖增多,增加土壤中的营养物质;气微菌属(Aeromicrobium)和假单胞菌(Pseudomonas)含量降低,土壤有机碳化物的利用率下降,在一定程度上影响土壤质量。(3)通过盆栽试验,探讨了不同添加量(0%、2%、4%、6%、10%和20%)的污泥炭、莲杆炭和花生壳炭对黄豆发芽的影响,并找出生物炭添加量的安全范围。结果表明:施用生物炭提高了黄豆的发芽率,提高幅度分别为4.2～23.6%、4.2～23.6%、5.56～19.4%。其中,通过比较三种生物炭可得出,热解温度为650℃添加浓度为6%的污泥炭、热解温度为550℃添加浓度为10%的莲杆炭、热解温度为650℃添加浓度为6%和10%的莲杆炭和热解温度为650℃添加浓度为6%的花生壳炭,添加到试验土壤中发现种子的发芽时间缩短和发芽率增加,说明在这几种状态下,生物炭对土壤环境的安全风险相对较低。但是去除这几种添加方案,生物炭对种子发芽有明显的抑制作用,对土壤环境有一定的安全风险。(4)本论文运用层次分析法,结合黄豆的出芽率和土壤微生物丰富度两个方面评价生物炭对土壤的生态安全意义。可知土壤中营养物质平衡的权重组合最高,是整个风险系统分析中需要重点防范的对象。