棉秆基活性炭对南疆沙化土壤性能及棉花生长影响机理

The phenomenon of soil desertification in south xingjiang is serious. The productivity of soil decreases because of the continuous cotton cropping. Which makes production costs improve and economic benefit reduce.Activated carbons are prepared from cotton stalk by using physical-chemical method. And then the influence mechanism of activated carbons from cotton stalk to physicochemical properties of desertified soil in south xinjiang and cotton growth is studied.The project explores the physicochemical properties and investigates the effect law of pretreatment method,active agent,activation temperature,activation time on pore structure and functional group of activated carbons from cotton stalk.The kinetic equation and thermodynamic equation are estabilished.The project expores the effect law of activated carbons from cotton stalk on physicochemical properties of desertified soil in south xinjiang and the mechanism of soil improvement is analyzed.The effect of activated carbons from cotton stalk on cotton groth is studied and the mechanism is studied.This project can provide data support and theory evidence for comprehensive utilization of agricultural waste,improvement of desertified soil properties and economic performance.Four thesis with high quality can be published.One postgraduates is trained.

针对南疆土壤沙化现象严重，并且棉花连年耕作造成的土壤生产力下降，生产成本提高，经济效益降低的问题，开展以棉秆为原料，采用化学-物理法制备棉秆基活性炭，并将其还田后对南疆沙化土壤理化性能及棉花生长影响机理的研究。研究棉秆基活性炭的理化性质，阐明不同的预处理方法、活性剂、活化温度、活化时间等因素对棉秆基活性炭的孔结构、表面官能团等理化性质影响规律，建立棉秆热解的动力学与热力学方程；通过对棉秆基活性炭还田后对南疆沙化土壤理化性质影响的研究，分析其对沙化土壤改良的机理；通过盆栽试验研究棉秆基活性炭对棉花生长的影响，筛选出对棉花生长影响最大的活性炭。该项目的研究能够为新疆农业剩余物的综合利用、改良沙化土壤性能及提高当地经济水平提供数据支撑和理论依据。预计发表高质量论文4篇，培养研究生1名。

针对南疆土壤沙化现象严重，棉花秸秆剩余过多的问题，开展了棉秆炭对南疆沙化土壤理化性能和棉花生长影响的研究。主要研究了棉秆基生物炭的制备与性能，包含炭化温度和炭化时间对棉秆炭理化性能影响规律；棉秆基活性炭的制备与性能，得到了最优化实验方案，测试了该条件下所制备的活性炭的性能；棉秆炭对南疆沙化土壤理化性能的影响包括棉秆炭添加量、炭化温度和炭化时间对土壤理化性能影响规律，结合棉秆炭的理化性质阐明了棉秆炭对沙化土壤性能影响机理；棉秆基活性炭对棉花生长影响，筛选出了对棉花生长影响最大的活性炭。.结果表明：炭化温度温度越低，生物炭产量越高，pH值越小，并且以短绒棉棉花秸秆为原料在低温下制备的生物炭持水能力较强；随炭化时间增加，生物炭产率降低，短绒棉基生物炭pH值比长绒棉基生物炭低，并且在炭化时间为4h时具有最大的持水能力；分别以持水能力、碘吸附值为参考指标，氢氧化钠体系在最优化实验方案条件下制备的棉秆基活性炭孔径分布以中孔为主，持水能力和碘吸附值均为最大，并且氢氧化钠价格低于氯化锌和磷酸，其制备活性炭的废水处理方法简单，对环境污染风险低；当生物炭添加量为2%时，土样pH值和容重最小，电导、饱和含水量和田间持水量均为最大；炭化温度为350℃时，生物炭对土壤pH值影响最小，土壤保水性好，并且最有利于作物的生长，生物炭施入沙化土壤中降低了容重和水分蒸发速度，增加了总孔隙度、毛管孔隙度、吸水性和保水性；当炭化时间为3h时，生物炭施入沙化土壤后，保水性能不是最高，但此时土样的非毛管孔隙度与毛管孔隙度之比为0.426，接近于最佳值0.50，并且此时非毛管孔隙度为14.6%，毛管孔隙度为34.3%，有利于水分释放出来被作物利用，该孔隙值与棉花最佳生长条件接近；以氢氧化钠为活化剂制备的棉秆基活性炭对棉花产量影响最大。实验结果能够为棉秆炭改良南疆沙化土壤碱性强、保水能力差的现状提供相应的理论数据和技术支撑。