生物质炭结构性质及其对土壤有效养分和腐殖质组成的影响

生物质炭是具有高度热稳定性和较强吸附特性的含碳物质,不同来源生物质炭的结构性质可能存在着很大的差异。为此对2种自制的不同来源生物质炭和1种商业黑炭进行了结构表征,并研究了添加生物质炭对土壤有效养分和腐殖质组成的影响。结果表明,不同来源的生物质炭在结构上有明显区别：秸秆生物质炭的芳构化程度和热稳定性最低,脂族性最强;商业黑炭缩合程度和热稳定性最高,脂族性最弱;松枝生物质炭介于二者之间。向土壤中添加秸秆生物质炭和松枝生物质炭培养45d后,土壤有机碳含量、胡敏酸和富里酸含量、有效养分含量都有不同程度的增加,同时胡敏酸的色调系数ΔlgK降低,对土壤有机碳的长期保存有积极意义。     

制炭温度对玉米和小麦生物质炭理化性质的影响

通过缓慢高温裂解方式生产不同温度的小麦和玉米生物质炭,并对其性质进行分析.结果显示,生物质炭性质受裂解温度和生物质种类的影响而表现出差异.当裂解温度从300℃升高到500℃时,小麦生物质炭产率从44.3％降低到38.4％,其生物质炭碳含量从617.9 g/kg升高到674.0 g/kg;玉米生物质炭产率从42.8％(300℃)降低到29.7％(500℃),其生物质炭碳含量从574.8 g/kg(300℃)升高到651.1 g/kg(500℃).生物质炭pH、灰分含量、全磷含量等也随制炭温度升高而升高,小麦生物质炭pH从7.59(300℃)上升到10.51(500℃),灰分含量从186.1 g/kg(300℃)升高到268.2 g/kg(500℃),全磷含量从0.70 g/kg(300℃)升高到1.10 g/kg(500℃);玉米生物质炭pH从9.35(300℃)升高到10.12(500℃),全磷含量从2.34 g/kg(300℃)升高到4.37 g/kg(500℃).说明制炭温度和生物质种类对生物质炭理化性质具有决定性作用.     

秸秆及生物质炭对砖红壤酸度及交换性能的影响

为合理运用秸秆材料改良热带地区砖红壤,采用室内培养试验研究了玉米秸秆及其制备的生物质炭对海南花岗岩母质发育的砖红壤的酸度和交换性能的影响。试验设单施生物质炭(B)、生物质炭和秸秆混合施用(BCS)、单施秸秆(CS)及对照(CK)共4个处理。结果表明,添加生物质炭和秸秆显著提高土壤p H、CEC、交换性盐基总量和盐基饱和度。秸秆和生物质炭可降低土壤交换性酸,尤其是交换性酸中交换性铝含量更是显著降低,表明生物碳和秸秆施用能够有效降低砖红壤酸度,提高交换性能。不同处理改良效果的大小顺序为CSBCSB。     

生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展

生物质炭在农业与环境中的应用已成为近期国内外研究热点,有关生物质炭特性以及生物质炭对土壤化学、生物学性质和作物产量的影响,已经有一些综述,但是生物质炭对土壤物理性质影响的相关综述很少。本文对近10年生物质炭对土壤物理性质影响相关的研究成果进行了整理分析。研究结果发现生物质炭可以降低土壤容重,提高土壤团聚体稳定性,增加田间持水量和土壤有效水含量,降低饱和导水率等。生物质炭影响土壤物理性质的主要原因是生物质炭具有较大的比表面积和孔隙度。此外,生物质炭与土壤矿质颗粒结合,并通过对土壤微生物活性和植物生长的影响间接影响土壤物理性质。生物质炭对土壤物理性质的影响与多种因素有关,如生物质炭原料、裂解温度、施用量和颗粒大小,土壤质地和处理时间等。关于生物质炭对土壤物理性质影响的长期研究很少,且缺乏田间试验。因此,将来的研究应更加倾向于长期田间条件下生物质炭对土壤物理性质的影响,并逐渐发现生物质炭的作用机理,为实际的农业生产和生态治理提供科学依据。     

生物质炭对土壤养分及设施蔬菜产量与品质的影响

【目的】 我国是世界最大的温室蔬菜生产国,但随着种植年限的增长,温室设施栽培中土壤次生盐渍化、蔬菜品质降低及作物减产等问题日益突出。本文以生物质炭为土壤改良剂施用于温室大棚蔬菜栽培中,分析其对蔬菜生长和土壤养分供应的影响,从而探索一种绿色可持续发展的设施农业生产方式。同时,也为生物质炭在大棚蔬菜栽培中的合理施用提供依据。 【方法】 采用田间试验方法,以温室大棚西芹和茄子为研究对象,试验共设5个生物质炭施用水平,分别为0、20、40、80和160 t/hm2,依次记为B0、B20、B40、B80和B160处理。分析了蔬菜产量、西芹植株硝酸盐含量、茄子维生素C含量及过氧化氢酶活性和土壤养分含量。 【结果】 与B0相比,B20和B160处理能够提高西芹产量,增产幅度分别达31.6%和30.3%,B40和B80处理对西芹产量无显著影响;B20处理对西芹硝酸盐含量无显著影响,B40、B80和B160处理显著降低了西芹植株硝酸盐含量,降低幅度分别达37.0%、37.2%和49.1%,但处理间差异不显著。施用生物质炭对茄子产量、茄子维生素C含量与过氧化氢酶活性影响不显著,当施用量达160 t/hm2时,反而抑制了茄子果实氮、磷养分积累。与B0相比,施用生物质炭有效增加了西芹收获后土壤速效钾含量,其中,B80和B160处理增加幅度分别为95.8%和196.2%;茄子收获后,B160处理土壤速效钾增加幅度达165.5%。施用生物质炭对土壤有效磷含量无显著影响,对土壤碱解氮含量的影响较为复杂,即对西芹收获后土壤碱解氮含量影响不显著,却降低了茄子收获后土壤碱解氮含量,其中,B40、B80和B160处理降低幅度分别达11.7%、10.0%和20.3%。经济效益分析表明,B20处理温室大棚经济收益最高,与B0相比纯收入增加9.4%;随着生物质炭施用量增多,肥料投入成本加大,B160处理收益最低。 【结论】 在本试验条件下,生物质炭用量为20 t/hm2时增产效果最好,且温室大棚收益最高,而对蔬菜品质无显著影响;当其施用量为40 t/hm2时能显著降低西芹硝酸盐含量。因此,需要继续研究生物质炭施用量在20～40 t/hm2之间的最适量,达到既能提高蔬菜产量又能改善品质的目的。      

生物质炭改良土壤研究进展

综述了生物质炭的生产原料和基本性质,分析了生物质炭对改善土壤理化性质的作用、改善土壤微生物环境的作用、土壤重金属和有机污染的修复作用等原理及应用,并对其在土壤改良中的应用进行了展望。     

生物质炭对延安烤烟生长及经济性状的影响

采用大田试验,在当地习惯施肥基础上,添加不同比例的生物质炭,探讨生物质炭对烤烟生长的影响。试验设4个处理,包括不施生物炭对照(CK)、生物炭300 kg hm-2(T1)、生物炭600 kg hm-2(T2)和生物炭900 kg hm-2(T3),每个处理重复3次,随机区组排列。结果表明,施用生物质炭均增加了烤烟株高、叶片数和叶宽,但是,处理间没有达到显著差异水平,施用生物炭对叶长的影响较小。施用生物质炭处理均提高了土壤pH值。在本试验条件下,与不施生物炭相比,生物质炭在中等用量(600 kg hm-2)下可以提高产量,生物炭用量过低和过高均降低产量和产值。施用生物炭会降低上等烟比例,施用生物炭能提高中等烟比例。综合考虑,生物质炭用量控制在600 kg hm-2是比较适宜的。     

生物质炭施用量对旱地酸性红壤理化性质的影响

我国南方旱地酸性红壤区,土壤酸化与干旱等问题突出。近几年生物质炭在土壤改良方面的研究应用已有较多的文献报道,但针对南方旱地酸性红壤区土壤改良方面的研究与应用相对较少。对此,本研究设置了生物质炭施加量分别为1%、2%、3%、4%及对照CK共5个处理,每个处理5次重复的室内盆栽试验;每盆一次性均匀浇洒1 L蒸馏水后在温室内自然放置,模拟干旱30 d,随后测定土壤含水量、p H、电导率与氮、磷含量。结果表明:土壤pH、电导率、有效磷含量随生物质炭施加量的增加而显著提高,NH₄⁺-N含量降低,而NO₃^–-N含量无显著影响;模拟干旱后的土壤含水量与生物质炭施加量呈二次函数曲线关系,施加低量生物质炭(1%)显著降低了土壤含水量,而高量生物质炭(4%)的施加则使土壤含水量显著提高。本研究为生物质炭在我国南方旱地酸性红壤区土壤改良方面的应用提供了试验依据。     

施用生物质炭对葡萄生长及土壤肥力的影响

酿酒葡萄的品质对酿造高品质的葡萄酒具有举足轻重的作用。以酿酒葡萄"赤霞珠"为试材,研究了小麦秸秆生物质炭及竹炭有机肥的施用对土壤性质、酿酒葡萄植株生长及果实品质的影响。结果表明:(1)无论小麦秸秆生物质炭还是竹炭有机肥均显著增加土壤有机碳及土壤养分含量,而施用小麦秸秆生物质炭还可显著降低土壤表层容重、提高土壤p H;(2)小麦秸秆生物质炭与竹炭有机肥可不同程度促进葡萄植株的叶片生长,但两者对"赤霞珠"酿酒葡萄的品质影响不同,竹炭有机肥施用可显著促进葡萄的糖分积累并提高糖酸比,而小麦秸秆生物质炭施用短期内对酿酒葡萄品质无显著作用。因此,本研究表明短期内可通过施用竹炭有机肥改善酿酒葡萄"赤霞珠"的品质,但小麦秸秆生物质炭对其品质的长期效应还有待于进一步研究。     

生物质炭基肥缓释性能及对土壤改良的研究进展

生物质炭基肥是以生物质炭为基质,与有机、无机肥料配制而成的新型生态环保缓释肥料,也作为土壤改良剂应用于农业生产中,近年来受到农业与环保领域的广泛关注和研究应用.本文讨论了生物质炭基肥缓释性能机制及影响因素,生物质炭基肥的缓释性能在很大程度上取决于磷、氮、钾元素与生物质炭的结合方式.主要结合方式包括静电吸附、络合、矿化等...     

生物质炭添加对不同pH紫色土硝化作用及N2O排放的影响

生物质炭施用可能对土壤中氮素硝化过程和N₂O排放产生影响。本研究通过室内培养试验,研究铵态氮肥与玉米秸秆生物质炭施用量(0、1%、2%、5%、10%,m/m)对酸性(pH 5.10)和石灰性(pH 8.15)紫色土氮素硝化率、净硝化速率及N₂O排放特征的影响。结果表明:①酸性和石灰性紫色土生物质炭处理平均净硝化速率相比对照分别降低了33.7%～93.7%和7.5%～40.9%,生物质炭添加抑制了酸性和石灰性紫色土硝化作用,在酸性紫色土中生物质炭对硝化作用的抑制作用随施用量的增加而增强,在石灰性紫色土中无明显规律。②与对照相比,酸性紫色土N₂O累计排放量在1%生物质炭和2%生物质炭处理下降幅分别为15.9%和27.7%,在5%和10%生物质炭处理下增幅分别为60.1%和93.2%;石灰性紫色土生物质炭各处理N₂O累积排放量均显著高于对照。③综合考虑,在酸性紫色土中1%、2%生物质炭施用对硝化作用抑制和N₂O减排综合效果最好,但在石灰性紫色土中无明显抑制和减排效果。     

生物质炭施用对潮土理化性状、酶活性及黄瓜产量的影响

分析生物质炭施用对潮土理化性状、酶活性及黄瓜产量的影响,为生物质炭在农业中的推广应用提供科学依据。以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,通过田间小区试验,研究了不同生物质炭施用量(0,5,10,20,30,40t/hm~2)条件下土壤理化性状、酶活性及黄瓜产量变化。结果表明:生物质炭施用对土壤理化性状及土壤酶活性有显著的影响。高施用量(40t/hm~2)处理对土壤物理性状的改良效果最好,当生物质炭施用量为30t/hm~2时对土壤养分含量提升效果最好。与对照相比,施用生物质炭各处理土壤容重降幅为0.88%~10.52%,而土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有机质、全氮、硝态氮、铵态氮和速效磷含量的增幅分别为3.68%~7.53%,27.96%~119.25%,30.73~55.05%,1.89%~224.61%,10.39%~54.56%,6.06%~22.58%,2.33%~45.63%,235.71%~414.29%和19.37%~77.76%。土壤脲酶和过氧化氢酶的活性及黄瓜产量随着生物质炭施用量的增加均呈先增加后降低的趋势,两种酶的活性分别在生物质炭施用量为30t/hm~2和20t/hm~2时最大,较对照分别提高了104.57%和15.38%;生物质炭施用量为30t/hm~2时对黄瓜增产效果最好,该处理下黄瓜产量较对照提高了21.80%。主成分分析结果表明,不同生物质炭施用量处理下的土壤质量次序为C4C5C3C2C1CK。在土壤中施用生物质炭不仅可以促进黄瓜增产,改善土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,提升土壤酶活性。     

生物炭与有机肥、无机肥配施对采煤塌陷区复垦土壤理化性状的影响

为了研究施用生物炭对采煤塌陷复垦土壤的熟化效果,以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,连续3年采用生物炭与有机肥、无机肥配施等方式研究其对复垦土壤主要理化性状的影响。结果表明:不同施肥处理均不同程度改善了土壤的理化性状,有机肥配施生物炭处理明显降低了复垦土壤容重(降幅10%),提高了土壤孔隙含水率(增幅7.14%),但对土壤pH影响不明显。有机肥处理和无机肥处理的土壤全氮、全磷含量差异不显著;无机肥配施生物炭处理与单施无机肥处理相比,速效磷增加了8.33%,速效钾增加了6.34%,增幅较明显,对碱解氮影响则不明显。有机肥配施生物炭,土壤细菌、真菌、放线菌数量增幅不明显;无机肥配施生物炭,真菌数量增幅最为明显(11.7%)。有机肥、无机肥配施生物炭处理玉米产量分别提高了3.03%和2.70%,生物炭的增产作用有限。因此,在复垦土壤上施用生物炭后可以提高有机肥和无机肥的培肥效果,单施生物炭效果不明显。     

秸秆生物炭对黏壤土入渗规律的影响

为提高干旱半干旱区耕作土壤灌溉水的利用效率,采用秸秆生物碳对黏壤土进行改良,并用3种经典入渗模型进行入渗模拟,寻求适于描述研究区土壤入渗规律的模型及改良方案。采用双环入渗试验测定4种生物炭施用水平（10 t/hm²,20 t/hm²,30 t/hm²,50 t/hm²）的田间作物生育期内土壤含水率、入渗速率及累积入渗量,分别采用Green-Ampt模型、Philip模型和Kostiakov经验公式对试验组与对照组（CK）的入渗过程进行模拟。结果表明:施用量为30 t/hm²较CK效果最为明显,施用层（0—40 cm）入渗速率增加44.6%,耕作层土壤含水率增加8.9%,累积入渗量增加45.45%。比较3种模型的入渗过程拟合结果,认为Kostiakov经验公式拟合的效果符合实测规律,可为研究区改良土壤水分入渗过程提供理论依据。     

高吸水性树脂在赤红壤及砖红壤上的保水保肥效果研究

在旱地赤红壤和砖红壤上分别以小白菜和辣椒为供试作物,进行盆栽试验和大田试验,以研究高吸水性树脂及其肥料制品对土壤水肥的保持作用。结果表明：PAA能显著降低氮素淋失量,将更多的肥料养分保留在土壤中,同时又能减少土壤水分的无效消耗,从而提高水肥的利用率,最终提高作物产量。在PAA各种处理中,以0．02％、pH6．5的PAA稀凝胶与自来水交替灌溉对水肥保持效果最好,试验条件下,可使N素淋失量减少72．0％,水分利用率提高14．65％,作物产量增加33．20％。以高吸水性树脂和单质肥料为原料的掺混型节水专用肥与等养分的复合肥比较,辣椒果长、肩径宽、果肉厚、单果重明显增加,产量增加5．16％;节水449m^3/hm^2,相当于45mm降水,节水率27．7％。     

生物质炭对旱地红壤理化性状和水力学特性的影响

[目的]研究生物质炭对旱地红壤基本理化性质及水分特征曲线的影响,为红壤地区土壤改良提供依据。[方法]分层测定不同生物质炭施用量水平下的土样容重、孔隙度和有机碳含量,采用原状土压力膜法分层测定土壤的水分特征曲线。[结果]施用生物质炭能显著降低土壤的容重,提高土壤的孔隙度及有机碳含量,且随着施用量的增加,土壤容重逐渐降低,孔隙度及有机碳含量逐渐提高;随着生物质炭施用量的增加,土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量逐渐增加,凋萎系数逐渐减小,施用生物质炭30t/hm2的土壤处理饱和含水量、田间持水量和有效水含量最高;生物质炭施用量与土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量呈极显著正相关关系,与凋萎系数呈极显著负相关关系。[结论]施用生物质炭能显著提高红壤田间持水量和有效水含量。     

生物炭连续还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响

以苏打盐碱土为供试土壤,设置0,3.0,7.5,12.0,16.5 t/hm² 5个梯度生物炭还田量,通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明：（1）不同量生物炭还田后,提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量,土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势,对盐碱土起到了改良的效果。（2） Illumina MiSeq测序结果表明,还田量为7.5 t/hm²时,Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照;还田量为12.0 t/hm²时,子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照,相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切,表明生物炭通过调节土壤的理化特性,从而影响真菌的相对丰度。（3）生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著,对土壤真菌群落结构产生一定的影响,其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析（RDA）研究影响群落结构变化的环境因子表明,全钾含量对群落结构影响最大。