本书以浙江大学环境保护研究所的研究成果为基础，结合国内外最新研究进展，从多个角度对生物质炭土壤环境效应进行了详细的论述。全书共9章，分别介绍了生物质炭特性、生物质炭固碳效应、生物质炭对土壤温室气体排放的影响、生物质炭对土壤碳循环的影响、生物质炭对土壤氮循环的影响、生物质炭与土壤质量、生物质炭与土壤氮磷流失控制、生物质炭与土壤污染防治及生物质炭的潜在环境风险。本书有助于关注全球气候变化和环境质量问题的读者了解生物质炭在土壤生态系统中的环境效应及生物质炭在缓解全球气候变化方面的重要作用。
样章试读
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前言
第一章生物质炭特性1
引言1
1.1生物质炭的定义2
1.2生物质炭的理化特性3
1.2.1生物质炭的物理特性3
1.2.2生物质炭的化学特性7
1.2.3生物质炭的微观结构特性16
1.3生物质炭特性的影响因素27
1.3.1制备原料对生物质炭特性的影响27
1.3.2制备工艺类型对生物质炭特性的影响30
1.3.3制备工艺参数对生物质炭特性的影响31
1.4总结与展望35
参考文献37
第二章生物质炭固碳效应42
引言42
2.1土壤生态系统生物质炭固碳潜力42
2.1.1土壤生态系统的碳捕捉与封存42
2.1.2生物质炭的固碳潜力44
2.2土壤生物质炭稳定性机制46
2.2.1内在结构的稳定性46
2.2.2空间阻隔46
2.2.3有机碳与矿物质表面相互作用48
2.3生物质炭非生物氧化特性与生物氧化特性49
2.3.1生物质炭的非生物氧化特性49
2.3.2生物质炭的生物氧化特性51
2.4影响生物质炭稳定性的因素54
2.4.1生物质炭的特性55
2.4.2土壤特性57
2.4.3生物学因素63
2.4.4环境条件66
2.5生物质炭固碳效应的预测与评价70
2.5.1生物质炭稳定性评价指标71
2.5.2土壤生物质炭的定量方法73
2.5.3生物质炭固碳效应的预测模型78
2.6总结与展望81
参考文献83
第三章生物质炭与土壤温室气体排放90
引言90
3.1全球气候变化与生物质炭91
3.1.1全球气候变化91
3.1.2土壤生态系统温室气体排放对全球气候变化的响应和反馈96
3.1.3生物质炭固碳减排特性可为减缓全球气候变化做出的重要贡献98
3.2生物质炭对土壤温室气体排放效应的影响100
3.2.1整合分析(metaanalysis)方法100
3.2.2生物质炭特性对土壤温室气体排放的影响103
3.2.3土壤特性129
3.2.4人为因素134
3.3总结与展望143
参考文献145
第四章生物质炭与土壤碳循环151
引言151
4.1生物质炭对土壤有机质的贡献机制152
4.1.1土壤有机质的组成及其影响因素152
4.1.2生物质炭对土壤有机质的直接贡献153
4.1.3生物质炭迁移转化对土壤有机质的影响157
4.1.4生物质炭改变土壤理化性质对土壤有机质的影响157
4.1.5生物质炭对土壤腐殖质的影响159
4.2生物质炭对土壤生物固碳作用的影响机制166
4.2.1生物质炭对植物固碳作用的影响166
4.2.2生物质炭对土壤微生物固碳作用的影响168
4.2.3生物质炭对土壤动物的影响173
4.3生物质炭对土壤有机质矿化作用的影响及其机制173
4.3.1生物质炭对土壤有机质矿化作用的影响173
4.3.2生物质炭对土壤有机质矿化作用的影响机制174
4.4生物质炭对土壤甲烷排放的影响及其机制180
4.4.1生物质炭对土壤甲烷排放的影响180
4.4.2生物质炭对土壤产甲烷的影响183
4.4.3生物质炭对土壤甲烷氧化作用的影响188
4.4.4生物质炭对土壤甲烷传输的影响191
4.5总结与展望193
参考文献195
第五章生物质炭与土壤氮循环205
引言205
5.1生物质炭对土壤固氮作用的影响机制205
5.1.1土壤固氮作用的影响因素205
5.1.2生物质炭对土壤固氮作用的影响207
5.1.3生物质炭对土壤固氮微生物的影响208
5.2生物质炭对土壤硝化作用的影响机制213
5.2.1生物质炭对土壤氨氧化作用的影响机制213
5.2.2生物质炭对土壤亚硝酸氧化作用的影响机制222
5.3生物质炭对土壤反硝化作用的影响机制225
5.3.1土壤反硝化作用的影响因素225
5.3.2生物质炭对土壤反硝化作用的影响227
5.3.3生物质炭对土壤反硝化微生物的影响228
5.4生物质炭对土壤N2O减排效应的影响机制233
5.4.1生物质炭对土壤N2O排放量的影响233
5.4.2生物质炭对土壤N2O减排效应的作用机制233
5.5总结与展望239
参考文献240
第六章生物质炭与土壤质量246
引言246
6.1生物质炭对土壤物理特性的影响247
6.1.1土壤物理特性与土壤质量247
6.1.2生物质炭对土壤容重的影响247
6.1.3生物质炭对土壤孔隙度和通气性的影响247
6.1.4生物质炭输入对土壤水分的影响248
6.1.5生物质炭输入对土壤电磁物理特性的影响249
6.1.6生物质炭输入对土壤颜色和温度的影响250
6.1.7生物质炭输入对土壤团聚体的影响251
6.2生物质炭对土壤化学特性的影响252
6.2.1土壤化学特性与土壤质量252
6.2.2生物质炭对土壤酸碱性的影响252
6.2.3生物质炭对土壤阳离子交换量的影响253
6.2.4生物质炭对土壤养分元素的影响256
6.2.5生物质炭输入对土壤有机质的影响264
6.3生物质炭对土壤生物学特性的影响269
6.3.1土壤生物学特性与土壤质量269
6.3.2生物质炭输入对土壤微生物的影响270
6.3.3生物质炭输入对土壤动物的影响277
6.4生物质炭对作物生长发育的影响279
6.4.1生物质炭输入对作物养分吸收的影响279
6.4.2生物质炭输入对作物生长发育的影响280
6.4.3生物质炭添加对作物产量的影响282
6.5总结与展望287
参考文献289
第七章生物质炭与土壤氮磷流失控制298
引言298
7.1生物质炭对土壤养分的吸附作用299
7.1.1生物质炭对土壤吸附性能的影响299
7.1.2生物质炭吸附特性对土壤养分的影响299
7.2生物质炭对土壤氮磷物质转化的影响302
7.2.1生物质炭的养分含量303
7.2.2生物质炭对土壤氮元素转化的影响306
7.2.3生物质炭对土壤磷素转化的影响308
7.3生物质炭对土壤氮磷养分淋溶的影响316
7.3.1影响土壤养分淋溶的一般因素316
7.3.2生物质炭影响土壤氮磷淋溶的内在因素318
7.3.3生物质炭影响土壤氮磷淋溶的外在因素320
7.3.4生物质炭对土壤氮磷淋溶的潜在影响机制327
7.4炭基缓释肥与土壤氮磷流失控制328
7.4.1炭基缓释肥的制备及缓释效果329
7.4.2炭基缓释肥对作物产量的促进作用332
7.4.3炭基缓释肥对土壤养分流失的控制作用334
7.4.4炭基缓释肥的效益335
7.5总结与展望338
参考文献340
第八章生物质炭与土壤污染防治349
引言349
8.1生物质炭对土壤有机污染物的影响350
8.1.1土壤有机污染物污染现状350
8.1.2生物质炭对土壤吸附固定有机污染物的影响351
8.1.3老化过程对生物质炭吸附固定土壤有机污染物的影响356
8.1.4生物质炭增强土壤对有机污染物的降解作用358
8.1.5生物质炭对土壤有机污染物的吸附降解机制359
8.2生物质炭对土壤中残留农药的影响361
8.2.1土壤残留农药现状361
8.2.2生物质炭对土壤残留农药环境归趋的影响362
8.2.3生物质炭对土壤残留农药归趋的影响因素367
8.2.4生物质炭对土壤中残留农药生物有效性的影响370
8.3生物质炭对土壤重金属的影响372
8.3.1土壤重金属污染现状372
8.3.2生物质炭对土壤中重金属化学形态的影响372
8.3.3生物质炭对土壤中重金属迁移性的影响376
8.3.4生物质炭对土壤中重金属生物有效性的影响384
8.3.5生物质炭对土壤重金属生物有效性影响的作用机制390
8.4总结与展望392
参考文献393
第九章生物质炭的潜在环境风险404
引言404
9.1生物质炭制备过程的潜在环境风险404
9.1.1生物质炭制备工艺类型及其潜在风险405
9.1.2生物质炭制备过程污染物的潜在环境风险406
9.2生物质炭施用过程的潜在环境风险419
9.2.1生物质炭施用对大气环境的影响419
9.2.2生物质炭输入对土壤环境质量的潜在负面影响426
9.2.3生物质炭对水体环境的潜在风险444
9.3生物质炭经济性分析——以水稻秸秆生物质炭为例445
9.4总结与展望450
参考文献452
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