生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH+4-N向NO-3-N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH+4-N/NO-3-N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

生物炭添加对酸化土壤中小白菜氮素利用的影响

针对菜地土壤酸化趋势显著、氮肥利用率低下等突出问题,以小白菜为供试作物,设置了前3季连续施用化肥氮及后2季不施化肥氮的5季盆栽试验,研究生物炭添加对酸化土壤上连续多季种植小白菜的产量、氮肥利用率以及土壤供氮能力的影响。结果表明:在连续添加化肥氮的条件下,生物炭添加显著增加了小白菜的产量及氮素累积量,有效降低了土壤速效氮含量,并提高了土壤速效氮中NO3--N含量比例,缓解了土壤酸化趋势,降低了小白菜中硝酸盐含量,增加了氨基酸含量,提高了氮肥利用率;在停止施用化肥后,生物炭添加处理仍能保持较高的土壤速效氮含量,提高土壤固持氮素的有效性,促进植株对氮素的吸收利用,从而使产量维持在施氮条件下的高水平。研究表明生物炭添加对土壤氮素具有"削峰填谷"的调节功能,能够有效促进氮素的吸收转化,从而有利于维持高产。     

生物质炭和氮肥配施对菠菜产量和硝酸盐含量的影响

施用生物质炭是提高作物产量和氮肥利用效率的潜在有效措施。以菠菜为供试作物开展盆栽试验,研究了生物质炭与氮肥配施对菠菜产量、组织中硝酸盐含量及养分（氮磷钾）含量的影响。生物质炭设3个水平：C0（0g·kg-1）、C5（5g·kg-1）和C10（10g·kg-1）,氮素3个水平分别为N0（0mg·kg-1）、N1（90mg·kg-1）和N2（120mg·kg-1）。试验结果表明,在N0和N1水平下,施用生物质炭显著提高了菠菜产量,增幅为16.6%～57.3%,而在N2水平下,生物质炭对菠菜产量无显著影响（P〉0.05）。同时,在N1水平下,与C0处理相比,C5和C10处理菠菜组织中硝酸盐含量分别增加了198.7%和233.4%;而在N2水平下,C5和C10处理的硝酸盐增幅分别为8.8%和46.3%。在不同氮素水平下,生物质炭的施用增加了菠菜对氮和钾的吸收,而对磷素吸收的影响不明显。总之,生物质炭与氮肥配施可以提高菠菜产量,明显增加氮肥当季利用效率。     

不同原料生物质炭复配对土壤镉的赋存形态及小白菜镉吸收的影响

通过生物质炭复配,降低治理成本,为提高秸秆生物质炭对镉污染土壤的治理效果,将秸秆生物质炭（大豆秸秆炭（SSB）、油菜秸秆炭（RSB））与动物屠宰废弃物炭（SWB）复配,设置2.22 g kg?1（B1）、4.44 g kg?1（B2）两个施用量,通过小白菜盆栽试验,研究生物质炭对原位污染土壤镉赋存形态及小白菜镉吸收的影响。研究表明,与对照（CK）相比,生物质炭显著降低小白菜根系和地上部的镉含量。在4.44 g kg?1施炭水平下,SSB2和RSB2处理的小白菜根系镉含量较SWB2处理显著降低、降幅分别达 33.40%和 20.49%。SSB2处理小白菜根系镉的富集系数较SWB2处理显著降低、降幅达31.68%。与 SSB2处理相比,SSB与SWB复配（SSWB2）处理根系和地上部镉含量分别降低22.57%和 36.14%。生物质炭显著降低土壤中镉的生物有效性,其中RSB2和SSB2处理的土壤交换态镉占比（F2）较SWB 2处理分别降低 9.31%和 3.63%,强有机结合态镉占比（F6）分别提高 16.11%和 9.74%。复配生物质炭SSWB2 处理的F2较SSB2 处理降低 11.05%,铁锰结合态镉占比（F5）提高13.50%。因此,秸秆生物质炭与屠宰废弃物炭复配可有效降低污染土壤镉的生物有效性及小白菜对镉的吸收和富集。     

不同来源生物质废弃物热解炭化农业应用潜力分析:生物质炭产率、性质及促生效应

  【目的】  中国农业生物质废弃物种类多、数量大,且存在病原菌、农药和抗生素残留等潜在生态和环境风险。热解炭化作为一种废弃物的安全处理方法,其生物质炭的循环得率、性质及其土壤改良和促进作物生长的效应还需系统的比较研究。  【方法】  本研究选取作物生产来源的原生生物质、养殖业来源的次生生物质、食品加工处理的残余生物质等共26种生物质废弃物原料,在同一条件下炭化,分析不同来源原料热解后生物质炭产出率与性质。以小白菜 (Brassica campestris L. ssp.) 为试材进行盆栽试验,研究生物质炭对作物生长及土壤改良效应,进而评估这些废弃物炭化农业循环的应用潜力。  【结果】  供试26种废弃物炭化后的生物质炭产出率介于22%～71%,有机碳循环回收率介于22%～81%,氮素循环回收率介于21%～67%。26种废弃物生物质炭的pH和阳离子交换量差异较小 (变异系数10%左右),总有机碳、氮、水分、灰分含量等差异较大,变异系数在60%～70%;而不同原料生物质炭的电导率和溶解性有机碳含量变化极大,变异系数大于90%。生物质炭盆栽试验中,生物炭添加1%,小白菜生物量提升效应介于–34%～314%,变异系数大于100%;小白菜品质提升效应介于–14%～228%,变异系数为59%;土壤肥力提升效应介于20%～360%,特别是土壤有效磷含量提升幅度在0～24倍,均值为359%。同时,生物质炭产出率与生物质炭中灰分呈显著正相关,生物质炭的碳氮回收率与原料中碳氮含量呈显著正相关;不同原料热解炭化的质量回收率、碳氮回收率与小白菜产量及品质等指标间变化差异较大,在小白菜产量效应和品质效应间,部分生物质炭存在抵消作用,而另一部分生物质炭表现为协同作用。  【结论】  综合考虑热解炭化的生物质炭化循环率及碳氮回收循环率和土壤质量–植物生长协同提升效应,供试26种原料中,蚕砂、稻壳牛粪、骨粉、双孢菇渣、兔粪、羊粪和玉米渣的炭化循环率和土壤质量–植物生长协同提升幅度较高 (> 50%),为优先炭化农业利用的生物质废弃物;而木糖渣、稻壳粉、椰渣、高粱酒渣、核桃皮、蚓粪和红茶渣等废弃物热解炭化,因炭化循环率较低,或者土壤质量–植物生长提升的不一致效应,认为不宜炭化农业利用;而其余废弃物热解炭化后的效应介于上述两类之间,具有较高的炭化循环率和一定程度的土壤质量–植物生长协同提升效应,属于可炭化农业利用的生物质废弃物。     

生物质炭添加量对伊乐藻堆肥过程氮素损失的影响

为探讨高温堆肥中氮素损失的有效控制技术,研究以生物质炭为添加剂对伊乐藻与稻草混合堆肥过程中氮素损失的影响,通过静态高温好氧堆肥试验,设置了6个处理,即：CK（不添加生物质炭）、5个生物质炭不同添加量处理（以CK为基础,生物质炭添加量分别为CK堆体干基质量的6%、18%、30%、42%、54%）,监测了伊乐藻与稻草混合堆肥过程中堆温、氨挥发速率等相关指标的变化。结果表明,与 CK 相比,添加生物质炭可以提高堆温、延长高温期天数、缩短堆肥周期,堆肥周期减少天数与生物质炭添加量呈极显著的对数曲线相关（P<0.01）;添加生物质炭可以显著降低堆肥过程中的氨累积挥发量（P<0.05）,但与CK相比,生物质炭添加量为6%、18%处理的氨累积挥发量分别增加了26.58%、6.34%,同时,氮素损失率亦高于CK处理;堆肥过程中氮素损失率与生物质炭添加量关系密切,呈显著的一元三次曲线相关（P<0.05）,生物质炭的适宜添加量为27.11%～45%;根据不同影响因子的标准偏回归系数,对堆肥体氮素损失率的影响,由大到小依次为全氮、铵态氮、有机碳。     

不同形态氮素比例对不同小白菜品种生物量和硝酸盐含量的影响

利用NO-3 N∶NH 4 N为 10 0∶0、5 0∶5 0和 0∶10 0三个硝铵配比的营养液对 12个不结球小白菜品种进行水培试验。结果表明 :不同的硝铵配比对不同品种小白菜的生物量、叶绿素SPAD值、硝酸盐积累量等有着显著的影响 ,同一氮源培养下不同的小白菜品种间也表现出显著的差异 ;12个小白菜品种叶绿素SPAD值随营养液中的NH 4 N比例的增加而升高 ,两者间存在着显著的正相关 ;单株生物量除亮白叶 1号和五月慢在全硝培养中生物量较其他两种配比大外 ,其他 10个品种均在 5 0∶5 0硝铵营养液中表现最好 ;供试的 12个小白菜品种中有 9个品种的硝酸盐积累量随着NH 4 N比例的增加而下降 ,表明适当地配施铵态氮较纯硝营养液能获得更好的产量、更高的叶绿素SPAD值和较低的硝酸盐积累量。     

抑制小白菜、菜心硝酸盐积累的栽培技术研究

在深圳市郊某蔬菜基地进行了小白菜、菜心的硝酸盐积累试验,采用统计分析类数据挖掘技术对田间栽培、光照、施肥技术、采收时期等因素进行了研究分析,在16种处理方案中,筛选出4种适宜无公害蔬菜的栽培模式,研究发现对蔬菜硝酸盐积累影响显著的因子依次为日照、采收时期、追肥次数和基肥比例,研究结果对抑制蔬菜中的硝酸盐积累提供了依据。     

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。     

秸秆和生物质炭添加对陇中黄土高原旱作农田土壤氮素矿化的影响

通过采集2014年设置于甘肃省定西市李家堡镇的不同碳源配施氮素田间定位试验土壤进行120天的室内培养试验,利用Stanford间歇淋洗培养法研究了无碳素和氮素添加(N0)、只施氮素(N100)、秸秆配施氮素(SN100)和生物质炭配施氮素(BN100)4种施肥方式对陇中黄土高原旱作农田土壤氮素矿化的影响.结果表明:秸秆...     

添加生物炭对酸性红壤中玉米生长和氮素利用率的影响

Biochar added to soil can improve crop growth through both direct and indirect effects, particularly in acidic, highly weathered soils in subtropical and tropical regions. However, the mechanisms of biochar improving crop growth are not well understood. The objectives of this study were i） to determine the crop responses to biochar addition and ii） to understand the effect of biochar addition on N use efficiency. Seven acidic red soils varying in texture, p H, and soil nutrient were taken from southern China and subjected to four treatments： zero biochar and fertilizer as a control（CK）, 10 g kg-1biochar（BC）, NPK fertilizers（NPK）, and 10 g kg-1biochar plus NPK fertilizers（BC＋NPK）.15N-labeled fertilizer was used as a tracer to assess N use efficiency. After a 46-d pot experiment,biochar addition increased soil p H and available P, and decreased soil exchangable Al3＋, but did not impact soil availabe N and cation exchange capacity（P 〉 0.05）. The N use efficiency and N retained in the soil were not significantly affected by biochar application except for the soil with the lowest available P（3.81 mg kg-1） and highest exchanageable Al3＋（4.54 cmol kg-1）. Greater maize biomass was observed in all soils amended with biochar compared to soils without biochar（BC vs. CK, BC＋NPK vs. NPK）. This agronomic effect was negatively related to the concentration of soil exchangeable Al3＋（P 〈 0.1）. The results of this study implied that the liming effect of biochar improved plant growth through alleviating Al toxicity and P deficiency, especially in poor acidic red soils.     

氮素供应水平对小白菜生长和硝酸盐积累的影响

蔬菜是一种易富集硝酸盐的作物。研究表明，人体摄入的硝酸盐有72％-94％来自蔬菜。虽然硝酸盐本身对人体无害或毒害性相对较低，但吸收过多的硝酸盐可能会对人体健康构成潜在的威胁协引。为了降低蔬菜可食部分的硝酸盐含量，改善蔬菜的卫生品质，保护人类健康，国内外学者自60年代以来就比较系统地研究了蔬菜硝酸盐的积累与分布规律。小白菜是人们食用的主要蔬菜之一，因此，如何降低小白菜的硝酸盐积累、提高其营养及卫生品质已经成为蔬菜安全研究的一大热点问题。     

Effect of N-modified lignite granulates and composted biochar on plant growth,nitrogen and water use efficiency of spring wheat

ABSTRACT

Organic soil amendments such as biochar are increasingly used to improve the fertility of degraded soils and marginal lands, plant growth, water retention and carbon sequestration. The performance of biochar depends on the parent material, the pyrolysis conditions and the nutrient enrichment process, accounting for the variability of the final products. Recently lignite granulates came into focus offering an alternative characterised by homogeneity, vast availability of the raw material and a standardised production process including nitrogen enrichment through oxidative ammonolysis. In a greenhouse experiment the effects of N-modified lignite granulates (NLG) and composted biochar (BC) on the growth of spring wheat (Triticum aestivum) in a sandy, carbon-free substrate were compared. Additionally, the effect of different NLG application rates (5, 7.5, 11, 15, 28 t ha^?1) was investigated. Yields as well as nitrogen and water use efficiency of the soil-plant system were determined at the end of the experiment. Both organic amendments increased yields relative to control plants. An increase in yield, nitrogen and water use efficiency for NLG even at low application rates and a better growth performance compared to BC were observed. Present findings, therefore, indicate, that such granulates offer an alternative to existing organic soil amendments.     

生物黑炭对日光温室土壤硝态氮动态变化的影响

采用田间小区试验,研究了生物黑炭对设施土壤硝态氮动态变化的影响,以期利用生物黑炭解决设施土壤硝态氮累积和淋溶问题。结果表明,生物黑炭能显著降低设施土壤表层及剖面硝态氮含量,且使用量越大,效果越明显。以番茄生长后期为例,7.5 t/hm2黑炭(T2),15 t/hm2黑炭(T3),30 t/hm2黑炭(T4)处理与习惯处理(T1)相比,表层土壤硝态氮含量分别降低11.71%、16.08%、24.83%,剖面硝态氮含量也分别降低11.63%、17.51%、25.38%。设施土壤硝态氮含量季节性变化明显,施用生物黑炭能降低设施土壤硝态氮周年变化幅度,使用量越大,效果越明显。生物黑炭也可降低蔬菜硝酸盐含量,且使用量越大,蔬菜硝酸盐含量越低。低量生物黑炭对蔬菜产量影响不大或有提高作用,但随使用量的增大,产量有下降趋势,因此,设施土壤生物黑炭使用量不宜过高。     

Short-term effects of organo-mineral biochar and organic fertilisers on nitrogen cycling,plant photosynthesis,and nitrogen use efficiency

Purpose

Organo-mineral biochar fertiliser has the potential to replace conventional biochar and organic fertiliser to improve soil quality and increase plant photosynthesis. This study explored mechanisms involved in nitrogen (N) cycling in both soil and ginger plants (Zingiber officinale: Zingiberaceae) following different treatments including organic fertiliser, commercial bamboo biochar fertiliser, and organo-mineral biochar fertiliser.

Materials and methods

Soil received four treatments including (1) commercial organic fertiliser (5 t ha^?1) as the control, (2) commercial bamboo biochar fertiliser (5 t ha^?1), (3) organo-mineral biochar fertiliser at a low rate (3 t ha^?1), and (4) organo-mineral biochar fertiliser at a high rate (7.5 t ha^?1). C and N fractions of soil and plant, and gas exchange measurements were analysed.

Results and discussion

Initially, organo-mineral biochar fertiliser applied at the low rate increased leaf N. Organo-mineral biochar fertiliser applied at the high rate significantly increased N use efficiency (NUE) of the aboveground biomass compared with other treatments and improved photosynthesis compared with the control. There was N fractionation during plant N uptake and assimilation since the ¹⁵N enrichment between the root, leaf, and stem were significantly different from zero; however, treatments did not affect this N fractionation.

Conclusions

Organo-mineral biochar fertiliser has agronomic advantages over inorganic and raw organic (manure-based) N fertiliser because it allows farmer to put high concentrations of nutrients into soil without restricting N availability, N uptake, and plant photosynthesis. We recommend applying the low rate of organo-mineral biochar fertiliser as a substitute for commercial organic fertiliser.

     

Effect of nitrogen levels and coated urea on growth,yields and nitrogen use efficiency in aromatic rice

Results from a field experiment conducted at the Indian Agricultural Research Institute, New Delhi, India showed that coating urea with elemental sulfur or gypsum or phosphogypsum gave higher yields (12.08, 6.78 and 6.14% higher grain yield compared to prilled urea) of high yielding an aromatic rice cultivar ‘Pusa Sugandh 5’ (Pusa 2511) and increased the efficiency of prilled urea. As regards nitrogen use efficiency sulfur coated urea was nearly twice as effective as gypsum or phosphogypsum coated urea; the latter two were equally effective compared to prilled urea alone.     

不同氮肥及肥料组合对芹菜生长和硝酸盐含量的影响

通过田间试验研究了氮肥品种组合及不同肥料配施对芹菜生长和硝酸盐含量的影响.结果表明氮肥中的氯化铵、硫酸铵及其配合施用有利于降低芹菜体内硝酸盐含量,减少土壤NO3--N积累;肥料组合正交试验结果表明几种肥料对芹菜产量影响的主次关系为尿素＞硫酸钾＞石灰＞油枯,对芹菜硝酸盐积累影响的主次关系为尿素＞油枯＞硫酸钾＞石灰.施用油枯和石灰,芹菜硝酸盐显著积累,但其用量水平间差异不显著.随着尿素施用量的增加,芹菜硝酸盐含量大幅度增加.钾肥能提高芹菜的产量并降低硝酸盐含量.统计分析表明油枯1125 kg/hm2,尿素495 kg/hm2,硫酸钾600 kg/hm2,石灰0 kg/hm2的配合施用在促进芹菜高产方面最为适宜.     

不同施氮水平下生物碳提高棉花产量及氮肥利用率的作用

【目的】生物碳有很强的固碳能力,同时还可以改善土壤肥力,促进作物生长,提高养分利用效率。因此,本研究探究在不同施氮水平下棉花秸秆和棉花秸秆制备的生物碳还田对棉花产量及氮肥利用率的影响。【方法】采用2因素3水平完全设计田间试验方法。不同碳源处理为:棉花秸秆(ST,12 t/hm2)、棉花秸秆制备的生物碳(BC,4.5 t/hm2)和不施碳对照(CK),棉花秸秆和生物碳为等碳量(C 1.2 t/hm2)施用;3个氮肥用量水平为N:0、300、450 kg/hm2(N0、N300、N450)。在棉花盛蕾期、初花期、盛花期、盛铃期、吐絮期采集植株样品,测定植株干物质重、氮素吸收量,在棉花吐絮期测定棉花产量。【结果】1)施用秸秆和生物碳均能显著增加棉花干物质重,促进棉花植株氮素吸收。在低氮肥水平下(N0),秸秆和生物碳处理间棉花干物质重、氮素吸收量差异不显著;在中氮肥水平下(N300),秸秆和生物碳处理棉花干物质差异不大,但生物碳处理氮素吸收量显著高于秸秆处理;在高氮肥水平下(N450),生物碳处理的棉花干物质重、氮素吸收均要显著高于秸秆处理。2)施用秸秆和生物碳均能显著增加棉花产量。在低氮肥水平下(N0),秸秆和生物碳处理的棉花产量差异不显著;而在中氮肥和高氮肥水平下(N300、N450),生物碳处理的棉花产量均显著高于秸秆处理。3)施用秸秆和生物碳处理的氮肥利用率在中氮肥水平下(N300)分别较对照增加12.2%和26.8%;在高氮肥水平下(N450),施用生物碳处理的棉花氮肥利用率较对照增加18.8%,而秸秆处理与对照差异不显著。【结论】生物碳和氮肥合理配施可以促进棉花生长,提高棉花产量,明显增加氮肥利用率。     

不同生物炭对风沙土土壤养分及氮素利用率的影响

风沙土是我国重要耕地之一,具有土质瘠薄、漏水漏肥等特点,易造成肥料利用率低、产量低等问题,急需对其改良,以提高其保水保肥能力。以风沙土为研究对象,采用玉米秸秆生物炭(BM)、水稻秸秆生物炭(BR)及花生壳生物炭(BP),设置生物炭两个不同施用量:0.5%土重和1%土重。采用盆栽试验,研究添加不同来源和数量生物炭对土壤养分和氮素利用率的影响。结果表明:不同种类生物炭均可以提高风沙土土壤pH、有机碳、速效钾含量。随着生物炭用量的增加,增加效果越明显;与未施生物炭处理(CK)相比,高量水稻秸秆生物炭处理对土壤有机碳、全氮、有效磷、速效钾含量提升效果最显著,分别提高了101.70%、20.30%、14.92%、88.36%;高量花生壳生物炭处理对土壤pH提升效果最显著,提高了0.46个单位。不同种类的生物炭均提高了土壤氮素残留率和利用率,随着生物炭用量的增加,土壤氮残留率提高,其中以高量水稻秸秆生物炭处理和高量花生壳生物炭处理提升幅度最大,与CK相比,分别提高了45.47%、36.10%。而氮素利用率随着生物炭用量的增加却出现降低趋势,低量玉米秸秆生物炭的处理氮素利用率最高,为51.32%。土壤氮残留率与花生籽粒产量、土壤pH、有机碳、有效磷、速效钾呈显著正相关关系,与氮肥利用率呈显著负相关关系。综上所述,施加生物炭能显著改变风沙土土壤有效养分含量。高量水稻秸秆生物炭和花生壳生物炭短期内可以显著提高氮残留率,而在氮肥利用率提升方面不如玉米秸秆生物炭,高量花生壳生物炭增产效果最好。