【文章內(nèi)容簡介】 、 糖類和蛋白質(zhì)等 主要成分經(jīng)過 熱解氣化成煙 ， 隨著秸稈中所含 的 水分氣化成 水蒸氣一起作為上述各種成分熱解的生成物 ， 這些生成物經(jīng)過冷凝 便 得到液體產(chǎn)物秸稈醋液 即草醋液 。 周建斌等人通過對不同溫度下，草醋液得率的研究表明：在炭化溫度為 750℃時，草醋液得率最高，達到了 %。 草醋液 是 一種 成分 十分 復(fù)雜的副產(chǎn)物 ，其中大部分是水，其它主要組分有酸類、醛類、酚類、酮類、酯類等，其主要特點是來源于天然物質(zhì) ， 對人畜無毒副作用 ，但是其具有一定的腐蝕性 。 由于草醋液的成分是天然的，對環(huán)境和動植物沒有副作用 ，所以現(xiàn)階段已 成為 農(nóng)用化學(xué)品的理想替代物。 在國內(nèi)已經(jīng)將其 加工為用于牲畜場所的消毒液 、 除臭劑 、 促進作物生長的葉面肥 和 植物生長調(diào)節(jié)劑等 [12,13]。 然而 ， 在國外 草醋液的運用至今無人問津，而與此成分類似的木醋液的研究進入了新的發(fā)展階段，現(xiàn)已開發(fā)出許多不同用途的專用木醋液。農(nóng)業(yè)方面，已有木醋液植物生長促進劑、植物除草劑、土壤改良劑、消臭劑、飼料添加劑、有機肥發(fā)酵劑等產(chǎn)品上市銷售 [22~25]。相比之下，草醋液作為土壤改良劑方面的研究還沒有引起人們的關(guān)注。 綜上所述 ，現(xiàn)階段 農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù) 的研究 已經(jīng)進入了一個 新的時代。農(nóng)作物秸稈從傳統(tǒng)的直接燃燒到如今的生物質(zhì)能源以及秸稈炭的開發(fā)，這一系列成果大大拓展了農(nóng)作物秸稈的利用價值， 實現(xiàn)了人們新的能源訴求 。 但是，在其開發(fā)利用過程中還存在著一些問題需待進一步解決 。其中， 秸稈 炭 化處理 過程 中 副產(chǎn)物 草醋液對土壤理化性質(zhì)的研究正是對農(nóng)作物秸稈 炭 化處理工藝過程中副產(chǎn)物 問題 資源利用的一個 全新的 嘗試，若能實現(xiàn)對土壤明顯的改良效果，則 會進一步推進農(nóng)作物秸稈綜合利用進程。 6 2 試驗材料和研究方法 采用野外試驗和室內(nèi)盆缽試驗相結(jié)合的研究方法：（ 1）草醋液對土壤物理性質(zhì)的影響（野外試驗）；（ 2）草醋液對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響（室內(nèi)盆缽試驗）。 供試 材料 供試土壤 野外試驗選在南京林業(yè)大學(xué)樹木園黃棕壤上進行，該地位于 南京林業(yè)大學(xué) 東南區(qū)(118176。48′E， 32176。04′N)， 該區(qū)土壤為 黏 土 ， 質(zhì)地黏重 ， 結(jié)構(gòu)緊密 ， 保水保肥能力強 ， 但孔隙小 ， 通氣透水性差 ， pH=，呈中性 。 室內(nèi) 盆缽 試驗所用土壤 采自樹木園， 選取 0~30cm土層的土壤， 將 采回 的土樣 經(jīng) 風(fēng)干 、磨細、過 2mm篩后封存在塑料袋中，置于 陰涼干燥處存放，備用。 草醋液 本 試驗 所用 草醋液由 稻稈、麥稈、玉米稈和棉稈混合 后炭化 制 得。秸稈 采集于南京郊區(qū) ， 將材料氣干 ， 然后截斷 ， 炭化溫度為 750 ℃ ， 平均升溫速率為 150 ℃ /h， 全程收集的秸稈醋液原液自然沉淀兩周后 ， 濾去沉淀焦油部分 ， 即得秸稈醋液 。 所 得 草醋液 pH=，呈強酸性 。 其 成分十分復(fù)雜， 主要包括 酸類、醛類、酚類、酮類、酯類等。 采用氣 質(zhì)聯(lián)用儀對炭化溫度為 450℃ 的秸稈醋液進行主要成分分析 ，其主要 成分平均相對含量為 ： 酚類物質(zhì) %、 酮類物質(zhì) %、 有機酸 %、醛類物質(zhì) %、 醇類物質(zhì) %及酯類物質(zhì) %。 研究方法 野外試 驗 本 試驗布置 3 塊試驗地，每塊 試驗 地面積取 ，間隔一段距離 ， 以防止加入的草醋液滲透到鄰近的試驗地。 用噴壺 向 3 塊 試驗 地中均勻地澆灌不同量的草醋液，分別為0mL， 800mL， 1500mL，分別編號為 0、 2。 澆灌后，用透明塑料薄膜覆蓋 在試驗地上，中間用細竹竿撐起，避免大量雨水的沖刷 。 室內(nèi)盆缽試驗 本 試驗共采用 6 個盆缽（盆缽上底 r1=7cm，下底 r2=6cm，高 h=15cm），向其中分別加入 2500g（加入盆缽中土壤的質(zhì)量根據(jù)公式： 土壤質(zhì)量 = 221 ( R + R r+ r ) 1 .3 73 h? ?計算得出）經(jīng)風(fēng)干、磨細、過篩（ ）后的土壤 ， 同時 依次 加入 0mL， 40mL， 60mL， 80mL， 100mL， 7 140mL 草醋液，分別編號為 0、 5。為了使土壤與草醋液能夠混合均勻，本 試驗 采用分層加入草醋液的方式，即按照每次裝 500g 的土壤，澆灌一次草醋液 ，分五次澆完 。 在 土壤 培養(yǎng)階段要進行適當?shù)奶镩g管理：每隔一個星期澆灌一次自來水， 澆灌用水量為田間持水量的 60%~70%。具體做法是：當盆缽裝好 2500g 土樣后，置于感量 5g 的天平上 ，加入自來水，直到電子稱示數(shù)為 2906g 左右停止加水 即可。 理論電子稱示數(shù) (g)=田間持水量 65% 2500+2500，其中田間持水量為 25%。 土壤樣品的采集 試驗 1 個月后，分別采集 野外試驗和室內(nèi) 盆缽試驗 的各處理土壤。其中， 對 野外試驗每個處理隨機采集 3 個 環(huán)刀 樣品供土壤物理性質(zhì)的測定 ； 對 室內(nèi)盆缽試驗 的 每個處理采集分析樣品 1kg，經(jīng) 風(fēng)干、磨細、過篩 （ 2mm 和 ） 、裝袋 、編號 ， 供 土壤 化學(xué)性質(zhì) 的測定。 測定項目及方法 物理性質(zhì) 土壤物理指標包括： 土壤容重、最大持水量、 毛管持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度 。 土壤物理指標均 采用環(huán)刀法測定 （國標法） 。 化學(xué)性質(zhì) 土壤化學(xué)指標包括：土壤 pH、有機質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀。其中，土壤 pH采用電位法測定 ； 有機質(zhì) 采 用重鉻酸鉀氧化 外加熱法 測定； 水解性氮采用堿解 — 擴散法、有效磷 采 用 L1HCl 浸提后鉬銻抗比色法測定 ； 速效鉀用1molL1NH4Ac 浸提 火焰光度法測定 （國標法） 。 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采用 Excel2020 處理，結(jié)果表示為 mean177。SD， 并 用 軟件進行 ANOVA 方差分析 和 Duncan’s 新復(fù)極差法多重比較。 8 3 結(jié)果與分析 草醋液對土壤物理性質(zhì)的影響 土壤容重即土壤密度 指自然狀態(tài) 下（包括土粒之間的空隙），單位容積土壤的烘干質(zhì)量。 在土壤質(zhì)地相近時， 土壤 容重反映了土壤的緊實程度，其大小對 植物根系、土壤動物和微生物的活動有很大的影響，是土壤物理性質(zhì)的重要指標。 由表 2 可知，通過方差分析，F(xiàn)=10. 9= (2,6)， 說明 草醋液的加入造成 了 土壤容重的顯著差異 (顯著性水平 1%)，但是 ， 僅靠測得的 3 個土壤容重值 、 、 的 大小變 化還不能最終確定土壤容重最終的 變化趨勢 。之所以造成這種結(jié)果 可能是 由于土壤 培養(yǎng)的時間比較短 ，需要 延長培養(yǎng)時間 ，從而使土壤與草醋液充分作用，也許數(shù)值能夠呈現(xiàn)遞增或遞減的趨勢 ，或者需要增多野外試驗地的數(shù)量， 對其變化趨勢作 進一步研究。 最大持水量 系指 土壤全部孔隙充滿水時所保持的水量，即土壤所能容納的最大持水量。它的多少，與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu) 及 壘結(jié)性有關(guān)。飽和水對植物是有效的，但在最大含水量時， 由于 土壤空氣不足， 因此對一般植物扎根和生長不利 。 由表 1 可見， 土壤最大持水量 隨著草醋液加入量的增多顯著增加， 分別為 %、 %、 %，相鄰數(shù)值之間分別比 前者 增加了 %、 %。 由方差分析可得， F=10. 9= (2,6)，可見 草醋液已經(jīng)造成土壤最大持水量的顯著性差異 （顯著性水平 1%） ?？赡苁怯捎谕寥乐?加入草醋液后， 微生物的活性或者數(shù)量 有所 增加導(dǎo)致。 毛管持水量 是指 毛管上升水達最大量時的土壤含水量。它是吸濕水、膜狀水和毛管上升水的總和。 毛管水是土壤中可以移動的，對植物最有效的水分，所以毛管水對植物生長發(fā)育 具 有重要的意義。 由表 1 和表 2 可見， 土壤毛管持水量并未隨著草醋液量的增加而 增加， 分別 為 %、 %、 %， 最大值出現(xiàn)在 1 號樣地，最小值出現(xiàn)在 0 號樣地，但是總體出現(xiàn)增加的趨勢， 2 號試驗地分別比 0 號試驗地增加了 %和 %， 由多重比較發(fā)現(xiàn)， F=10. 9= (2,6)， 達到了顯著性差異 ， 這是可能由于 草醋液 在一定程度上改善了土壤結(jié)構(gòu)性，提高了 土壤保水性能 。 土壤孔隙根據(jù) 其大小和性能分為 非毛管孔隙 和 毛管空隙 。前者 主要由大土?；蛲翀F疏松排列而形成，形成的孔隙 通常為空氣所占據(jù) ，又由于 這類孔隙對水分吸持力較小，所以灌溉或降水時進入 其中的水分會很快 淋失。 它的主要作用是通氣透水，決定著土壤的通氣性和排水狀況。 后者 是 毛管孔隙的容積占土壤容積的百分數(shù) ，它是由細小土粒緊密排列而成的小孔隙，土壤水分在其中能被毛管引力吸持，從而決定著 土壤的蓄水性。 由表 1 分析，土壤的非毛管孔隙度 和 毛管孔隙度 都隨著草醋液加入量的增加而增加 ，分別 為 %、 9 %、 和 %、 %、 %。 其中， 非 毛管孔隙度 由 %增為 %，增加了近 %，結(jié)合差方分析， F=10. 9= (2,6)， 其變化 達到了顯著性差異 ， 可能是 由于草醋液的加入改善了微生物的生存環(huán)境，增 加了其活動頻率，加快了其形成代謝 和對土壤的分解作用所致。 而 毛管孔隙度 由 %增為 %，只增加了約 %，由 方 差分析 得： F=10. 9= (2,6)， 進一步得出 沒有達到顯著性變化。 土壤總孔隙度是指土壤非毛管孔隙度和毛管孔隙度之和。表 1 和表 2 表明，當未加入草醋液時， 土壤的總孔隙 度 達到 最低 值 %，當草醋液加入量為 1500mL 時，土壤總孔隙度達到最大值 %， 后者比前者增加了約 %，又由土壤的 方 差分析表可得，F(xiàn)=10. 9= (2,6)，說明 草醋液的加入 已經(jīng) 造成 了 土壤 總孔隙度的 顯著差異 ， 顯著水平達到了 1%。通過比較發(fā)現(xiàn)，主要是由于 非 毛管孔隙度增加引起。 表 1 不同處理土壤基本物理性質(zhì) Table1 Basic physical properties of different treated soil 不同處理 different treatment 土壤容重 （ gcm3） soil bulk density 最大持水量 （％） maximum moisture capacity 毛管持水量 （％） capillary moisture capacity 非毛管孔隙 （％） noncapillary porosity 毛管孔隙度 （％） capillary porosity 總孔隙度 （％） total porosity 0 177。 177。 177。 177。 177。 177。 1 177。 177。 177。 177。 177。 177。 2 177。 177。 177。 177。 177。 177。 表 2 不同處理土壤基本物理性質(zhì)方差分析 Table 2 Analysis of variance for basic physical properties of different treated soil 項目 items 變差來源 sources of variation 離差平方和 sum of squares 自由度 degree of freedom 均方 mean square F (?A,?e) 土壤容重 soil bulk density 組間（組內(nèi)） among class (interclass) （ ） 2（ 6） （ ） (2,6)= 最大持水量 maximum moisture capacity （ ） 2（ 6） （ ） 毛管持水量 capillary moisture capacity （ ） 2（ 6） （ ） 非毛管孔隙度 noncapillary porosity （ ） 2（ 6） （ ） 毛管孔隙度 capillary porosity （ ） 2（ 6） （ ） 總孔隙度 total porosity （ ） 2（ 6） （ ） 由此可見，草醋液 對 改善土壤物理性質(zhì)具有一定的積極意義。 10 圖 1 不同處理土壤 pH 值Fig1 pH of different treated soil0 40 60 80 100 140加入草醋液量 （ mL ）A ddi t i on am ount of st r aw v i nag er （ mL ）土壤pH值pH 草醋液對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響 草醋液中富含 酸 類、醛類、酚類、酮類、酯類等 物質(zhì)，它的加入 顯著 改變了土壤的 pH，但是對土壤其他的化學(xué)性質(zhì)沒有顯著性影響。方差分析 及測得結(jié)果 見表 3 至 表 9。 表 3 不同處理土壤基本化學(xué)性質(zhì) Table 3 Basic chemical prop