生物炭对土壤有机碳及微生物影响研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质。生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳 库周转相关的生物地球化学循环过程。生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条 件有关,各研究结论并不一致。一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土 壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力。然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的 影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率。在综述生物炭对土壤本身有机碳 分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响 的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险。     

生物炭对东北大豆不同生育期根际黑土环境的影响

为探讨施用生物炭对东北大豆不同生育期内黑土理化性质和土壤微生物数量的影响,研究不同用量生物炭T0(0 kg/hm2)、T1(350 kg/hm2)、T2(750 kg/hm2)、T3(1500 kg/hm2)对东北黑土土壤有机质、pH、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤酶(脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶)、土壤团聚体、有机碳(总有机碳、水溶性有机碳、微生物量碳和易氧化碳)和微生物量的影响.结果表明,土壤施加生物炭可提高大豆不同生育期土壤有机质的含量,其中T3处理提高土壤有机质含量29.32％;生物炭对大豆成熟期土壤pH有一定改良作用;碱解氮在大豆生育期内逐渐下降,且含量均大于对照;生物炭对大豆开花期和成熟期土壤有效磷的提高有显著作用;生物炭对土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖转化酶和磷酸酶活性影响较大,整体上提高了这4种土壤酶的活性;生物炭可提高黑土土壤聚团体的稳定性及积累黑土土壤中总有机碳、水溶性有机碳、微生物量碳和易氧化碳,且土壤中细菌和真菌总数显著增加.综上所述,生物炭施用后对东北黑土土壤的理化性质有显著影响,这些环境因子的改变驱动了土壤中微生物数量的变化.     

生物有机肥对烟株根系及土壤理化性质的影响

通过田间试验,研究了生物有机肥对烟株根系及土壤理化性质的影响.结果表明,施用全元生物有机肥对不同肥力土壤上烟株不同生育期根系生长均有促进作用;可有效调整不同肥力土壤的酸碱度,提高土壤含水量,增加土壤有机碳、微生物量碳和微生物量氮;有效调节不同肥力土壤中根际微生物的多样性和群落结构.其中,全元生物有机肥2250 kg/hm2+复合肥255 kg/hm2是改善土壤理化性质、增加根系生长、改善烟株生长的土壤生态环境的最佳标准.     

生物碳对农作物及土壤环境的影响

正1生物碳的介绍生物碳(Biochar)是生物质原料(通常是秸秆、稻壳、果壳、木屑等农林废弃物以及家畜粪便)在完全绝氧或部分缺氧条件下经高温热裂解产生的一类高度芳香化和高稳定性的高碳固体产物。生物碳自身具有较高的稳定性,p H呈碱性特征和富含养分物质,以及具有保水、持留养分、改善土壤环境质量、利于微生物繁殖等优点,对土壤物理化学性质的     

生物炭与土壤微生物相互作用研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质.目前关于生物炭农用效果的研究侧重于微生物生态方面,施加生物炭对土壤微生物的影响与生物炭性质及土壤环境条件有关.综述了生物炭与土壤微生物之间存在的直接和间接相互作用:一方面,微生物可直接矿化生物炭;另一方面,施加生物炭后土壤环境变化又间接影响微生物.     

施用生物炭对土壤和作物的影响

生物炭是将农作物秸秆、木屑等含碳量丰富的生物质材料在无氧或限氧的条件下热解而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料,其农业利用的发展前景广阔.原料种类、生产过程中的温度以及添加物料对生物炭的性质都有较大的影响.土壤中施用生物炭可以改变土壤的基本性质、土壤养分和离子的赋存特征、土壤微生物和酶活性.生物炭施用量影响其作用效果.施用生物炭能够明显改变作物根系和植株的系统发育,影响产量和品质构成.要进一步强化生物炭与土壤的氮、磷等营养物质的互作效应、生物炭性质特征与保护地土壤质量改善、生物炭对作物生理生化和产量品质的影响以及“生物炭-土壤-作物”连续体等方面的研究.     

生物炭对噻虫胺在土壤中吸附和降解的影响

为探究由不同热解温度和原材料制备的生物炭对噻虫胺在黑土中吸附和降解的影响,以玉米秸秆和猪粪为原材料,分别在300、500℃和700℃下限氧热解制备了六种生物炭,并将其添加到黑土中,研究生物炭对土壤理化性质与噻虫胺在土壤中吸附-降解的影响。结果表明:添加生物炭可显著提高土壤的pH、有效态磷和有机碳含量,降低土壤的H/C。噻虫胺在土壤及生物炭-土壤混合体系中的吸附过程符合Freundlich模型。添加生物炭显著提高了土壤对噻虫胺的吸附,且吸附量随生物炭热解温度的升高而增大。不同热解温度的生物炭对噻虫胺在土壤中降解的影响不同。高温生物炭-土壤混合体系的强吸附能力降低了噻虫胺被微生物降解的速率,但噻虫胺在低温生物炭-土壤混合体系中具有相对较高的微生物降解速率。因此,在利用生物炭修复农药污染土壤时应该充分考虑生物炭的类型和性质。     

生物黑炭及其增汇减排与改良土壤意义

国际上对将农田废弃物制成生物黑炭施用于土壤作为农业增汇减排的一种关键途径的呼声越来越高.通过文献资料调研,介绍了生物黑炭的基本性质及其碳稳定性,对农田土壤的改良效应,并讨论其在农业增产和增汇(碳)中的作用.结果表明,作物秸秆无氧高温热解制备的生物炭具有高度的芳香化、物理的热稳定性和生物化学的抗分解性.施用于土壤大幅度提升土壤碳库,并因其结构性质有利于农田土壤固持养分,提高养分利用率,改善微生物生境,从而达到提高土壤质量而促进作物增产的双赢效果.     

秸秆还田及腐熟剂对水稻冷浸田理化性状及作物产量的影响

研究冷浸田秸秆还田和腐熟剂不同施用量对水稻的应用效果.采用观察秸秆还田后表观性质、测定稻杆断裂拉力、水稻产量、土壤理化性质及土壤微生物数量方法进行研究.结果表明:在冷浸田上单独使用秸秆还田或秸秆还田+低量腐熟剂,可增加土壤碱解氮、有机质、水溶性碳含量、土壤微生物数量和微生物量碳,但在提升水稻产量方面作用不大;秸秆还田配施秸秆腐熟剂,可以加快稻秆腐烂速度,增加土壤微生物量,并显著提高微生物碳和土壤可溶性碳含量;秸秆腐熟剂用量增加(4 kg/667m2),可加速稻秆腐烂速度,有效提升冷浸田水稻产量(10.1％),且土壤微生物量碳和放线菌数量显著增加.     

生物炭与微生物菌剂配施对土壤生物和化学特性的影响

[目的]研究生物炭和微生物菌剂配施对土壤生物特性以及土壤有机碳组分的影响。[方法]研究添加生物炭、生物炭和微生物菌剂配施后土壤总有机碳含量、活性有机碳含量、土壤酶活性、微生物数量以及微生物功能多样性的变化。[结果]单施生物炭能够显著增加土壤总有机碳含量,较单施化肥增加了32.9%。生物炭和微生物菌剂配施对土壤活性有机碳含量、酶活性、微生物数量以及微生物功能多样性的提高效果最好,可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳分别较单施化肥增加了43.0%、74.3%和99.8%;脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性分别较单施化肥增加了56.2%、20.8%、14.6%和13.1%;细菌、真菌和放线菌数量分别较单施化肥提高了190%、21.1%和72.7%。[结论]该研究为提高植烟土壤有机养分含量和微生物活性提供理论依据。     

改良剂对烟叶产质量、土壤理化性质及土壤酶活性的影响

【目的】筛选适合南雄烟区沙泥田土壤的改良剂。【方法】通过田间试验研究了不同土壤改良剂 对植烟沙泥田烟叶产质量和土壤理化性质等方面的影响。【结果】生物碳的土壤改良效果好于矿物质调理剂， 生物碳处理的烟叶产量、产值、上等烟比例和均价分别比对照高 20.00%、54.02%、84.18% 和 27.54%，差异均 达显著水平；生物碳处理烤后烟叶的烟碱、钾、总氮、氯、蛋白质含量均在适宜范围内，其糖碱比在 8~12 间， 烟叶化学成分较协调；生物碳和矿物质调理剂均能提高土壤 pH 值，改善土壤的理化性质，增加土壤中的有效养 分含量；生物碳能提高植烟土壤中的土壤酶活性，其交换性钙和交换性镁含量分别比对照高 30.75% 和 19.33%。【结 论】生物碳处理（1 500 kg/hm2）对提高南雄烟区沙泥田烟叶产质量和改善植烟土壤理化性质等方面的改良效果 较明显。     

生物黑炭输入对果园土壤性状及活性有机碳的影响

为了解生物黑炭施用对果园土壤质量的改良效果,采用田间试验研究了不同生物黑炭施入量对果园土壤性状及活性有机碳的影响。结果表明:施用生物黑炭提高了果园土壤含水量、总氮含量及pH值,降低了土壤容重,提高了土壤微生物生物量碳含量。与对照相比,生物黑炭处理的土壤含水量及总氮含量分别提高3.26%～25.61%和61.22%～87.76%,pH值提高0.03～0.30个单位,土壤容重降低13.13%～19.38%,土壤微生物生物量碳含量提高84.34%～107.55%。     

生物炭施用下土壤微生物量碳氮的动态变化

为了研究生物炭施用量对整个玉米生育期内土壤微生物量及玉米产量的影响,采用田间定位试验,生物炭施用量设置0（BC0）、10（BC1）、20（BC2）和30（BC3） t·hm^-2共4个处理,测定不同处理下土壤微生物量碳、氮及其动态变化和收获后玉米的籽粒产量。结果表明,玉米生育期内各土层土壤微生物量碳随生物炭施用量的增加而增加;与BC0相比,施用生物炭对播种前土壤微生物量碳的影响最为显著,其中,BC3处理在0—10、10—20和20—30 cm土层的微生物量碳较对照分别增加103.2%、91.8%和158.5%。土壤微生物量氮和微生物量碳氮比的变化则与玉米生育期有关。从整个生育期来看,土壤微生物量碳、氮含量在播种前最低,在拔节期达到峰值,之后缓慢降低并保持相对稳定。在播种前,BC3处理土壤微生物商增幅最大,较BC0增加了59.5%,其他生育期土壤微生物商无显著变化。玉米籽粒产量随生物炭施用量的增加而增加,BC2和BC3分别较BC0显著增产11.2%和14.1%。因此,在土壤中施用生物炭可在一定程度上增加土壤微生物量,提高土壤肥力,增加作物产量,为该地区生物炭的合理施用提供理论依据。     

施用生物炭后塿土土壤微生物及酶活性变化特征

以小麦-玉米轮作试验为研究对象,探究了施用不同量生物炭对塿土土壤生物活性动态变化的影响。生物炭用量设5个水平:B0(0 t·hm-2)、B20(20 t·hm-2)、B40(40 t·hm-2)、B60(60 t·hm-2)和B80(80 t·hm-2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明:生物炭可显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶和玉米收获后碱性磷酸酶活性,但对蔗糖酶和小麦季碱性磷酸酶活性影响不显著,且显著提高土壤酶指数;提高土壤微生物量碳氮含量,用量为80 t·hm-2时效果最显著,但降低土壤微生物量碳氮比;显著增加土壤三大类微生物类群的数量,增幅随其用量的增加而增加。动态变化显示,越冬期的土壤微生物量碳氮含量最低,但微生物量碳在拔节期出现高峰,而土壤微生物量氮在返青期出现高峰,与作物生育旺盛时期一致;显著减少微生物量碳和微生物量碳氮比的季节波动。施用生物炭可显著改善土壤微生物和酶活性,土壤酶指数为土壤酶活性的综合表征,可全面反映土壤酶活性对生物炭的响应特征,能够作为一种土壤质量评价方法。     

生物炭对中性水稻土养分和微生物群落结构影响的时间尺度变化研究

采用室内培养实验研究了生物炭对中性水稻土养分、微生物量和磷脂脂肪酸(PLFA)特征的影响。试验采用玉米秸秆生物炭(炭化温度500℃),分别按照炭土质量比0(CK)、1%(T1)、2%(T2)和4%(T3)施用于土壤中,进行好气培养。结果表明:从时间尺度变化规律来看,土壤中铵态氮和硝态氮以及微生物量碳氮呈现波动性变化规律,在培养第21 d达到最低值,随后又呈现增加趋势,这与土壤中可利用态碳氮养分消耗有关。从生物炭的添加效果来看,与CK相比,生物炭的添加能够提高土壤p H值、有机质、全氮含量,降低铵态氮、硝态氮含量;生物炭的添加能够提高土壤微生物量碳氮含量,与CK相比,T1~T3处理微生物量碳、氮含量分别提高5.5%~14.3%、4.8%~25.7%;生物炭的添加降低了土壤PLFA含量,但土壤中各微生物类群PLFA含量在处理间差异不明显,表明其对土壤微生物群落结构影响不显著。总之,施用生物炭在一定程度上可以改善中性水稻土养分状况,提高土壤微生物量含量,改善土壤肥力水平。     

秸秆生物炭还田应用及环境风险综述

生物炭是生物质在限氧环境下通过热化学转化得到的产物。农作物秸秆数量多、来源广,是制备生物炭的主要原料。秸秆生物炭在改善土壤通气性、改良土壤酸性、提高土壤阳离子交换量及促进土壤微生物的生长方面具有较好的效果。但秸秆生物炭对土壤的改良效果受原料种类、制备工艺、土壤环境等多方面因素影响,且长期还田效应仍不明确。综述秸秆生物炭还田对土壤理化性质改良、污染修复和粮食产量提升等方面的影响,并就秸秆生物炭原料管理、制备过程、施用过程及长期效应等方面讨论秸秆生物炭还田的环境风险,最后对秸秆生物炭未来研究方向进行展望,以期为秸秆生物炭的合理应用提供参考。     

秸秆生物反应堆对设施土壤环境特性的影响

[目的]研究秸秆生物反应堆、秸秆生物反应堆与牛粪配套措施对土壤理化性质、微生物量、酶活性及作物产量的影响。[方法]试验以常规栽培为对照(CK),研究秸秆生物反应堆(BSBR)、秸秆生物反应堆+牛粪(BSBR+CM)对土壤理化性质和微生物的影响。[结果]与CK相比,秸秆生物反应堆能显著提高土壤含水率,有效降低土壤碱性和EC值,显著增加土壤有效氮、有效磷、有效钾含量,为微生物活动提供充足的氮源,促进微生物碳氮增加以及蔗糖酶与脲酶的活性,显著增加番茄产量,配施牛粪效果更明显;BSBR+CM处理显著提升了土壤有机质含量。[结论]综合考虑认为,内置式秸秆生物反应堆配施牛粪,可以调整合理的碳氮比,对温室土壤连作以及盐渍化具有一定的修复作用,起到增产的效果,是一种较为合理的农艺措施,建议推广应用。     

黄土区封禁流域生物结皮对土壤微生物量的影响

【目的】研究陕北黄土区封禁小流域中不同类型生物结皮对土壤微生物量碳和氮含量的影响,为该地区植被恢复和生态重建提供参考。【方法】选取陕北黄土区吴起县合沟流域为研究区,以藻类地衣苔藓结皮、藻类地衣结皮、藻类苔藓结皮和物理结皮(对照)为研究对象,分析不同生物结皮类型对结皮层及其以下土层(2~5cm和5~10cm)土壤微生物量碳和氮含量的影响。【结果】与物理结皮相比,3种生物结皮均能显著提高结皮层的土壤微生物量碳和氮含量(P0.05),改善效果的大小顺序为藻类地衣苔藓结皮藻类苔藓结皮藻类地衣结皮物理结皮。生物结皮对结皮层以下土层土壤微生物量碳、氮含量的影响随土壤深度的加深而减小,其改良效果为藻类地衣苔藓结皮最好,藻类地衣结皮和藻类苔藓结皮次之。生物结皮的不同发育阶段与土壤微生物量碳和氮含量呈极显著正相关关系(P0.01)。【结论】生物结皮的形成与发育能显著改善结皮层及其以下土层土壤微生物量碳和氮含量,提高表层土壤的生物活性。     

聚马来酸酐对设施土壤微生物生物量碳、氮及土壤呼吸速率的影响

研究聚马来酸酐对设施土壤有机碳、全氮、土壤微生物生物量碳、生物量氮及土壤呼吸速率的影响。结果表明,单施氮肥、聚马来酸酐氮肥配施均显著提高了土壤微生物生物量碳、氮含量与土壤呼吸速率强度。单施聚马来酸酐显著提高土壤C/N,对土壤微生物生物量碳、氮与土壤呼吸速率无显著影响。土壤微生物生物量碳、氮及土壤呼吸速率与土壤有机碳、全氮呈极显著(P0.01)或显著相关关系(P0.05)。与聚马来酸酐氮肥配施处理相比,单施氮肥对土壤微生物生物量碳、氮以及土壤呼吸速率无显著影响。氮肥配施适量的聚马来酸酐对提高设施土壤肥力、改善设施土壤质量效果最好。土壤微生物生物碳、氮及土壤呼吸速率可反映土壤质量的变化,作为评价设施土壤肥力的指标。     

不同林龄马尾松人工林土壤微生物量碳氮含量变化规律研究

土壤微生物量是森林生态系统中重要的组成部分,在森林生态系统的碳氮循环中起着重要作用。采用氯仿熏蒸浸提法测定了红壤丘陵区不同林龄马尾松人工林土壤微生物碳和氮,并分析了其与土壤理化性质之间的相关性。结果表明:淤马尾松人工林土壤微生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量均呈现成熟林显著高于中龄林和幼龄林(P<0.05);于土壤微生物量碳和氮之比(MBC/MBN)在不同林龄之间也存在显著差异,且成熟林最大,为28.41依1.03;盂微生物量碳氮之间以及土壤微生物量碳氮与土壤有机碳、全氮、土壤pH值、土壤含水率、土壤C/N呈极显著正相关(P<0.01),而与土壤容重之间呈显著负相关(P<0.05)。上述结果表明,研究区马尾松人工林土壤微生物量碳氮与土壤理化性质密切相关,成熟林土壤养分状况最优。