生物炭和炭基肥施用对绿地土壤性质及大叶罗勒生长特性的影响

城市绿地土壤理化性质退化是城市绿化景观效果提升的主要障碍因子,生物炭和炭基肥施用可有效提高农田土壤肥力和作物产量,但生物炭和炭基肥对城市绿地土壤肥力和绿化植物生长的影响目前还不明确。采用盆栽试验,分别设置生物炭和炭基肥添加0%、0.5%、1%、2%、4%和6%的处理,探究不同用量生物炭和炭基肥施用对绿地土壤物理、化学性质以及大叶罗勒生长的影响。结果表明,与对照相比,添加生物炭降低了土壤容重,而炭基肥对土壤容重影响较小。添加生物炭对土壤pH无显著影响,而添加炭基肥能显著降低土壤pH 0.23～1.09个单位;添加生物炭对土壤碱解氮无显著影响,而添加炭基肥显著增加土壤碱解氮含量4.78～53.55 mg/kg;生物炭和炭基肥均能显著增加土壤有效磷含量,增加幅度分别为1.26～6.05和1.11～8.51 mg/kg;生物炭和炭基肥增加土壤速效钾的幅度分别为22.6～326.9和43.2～174.7 mg/kg。添加生物炭和炭基肥后土壤阳离子交换量较对照分别升高了0.79～1.27和1.16～2.42 cmol/kg。与对照相比,炭基肥能提高大叶罗勒叶绿素含量,生物炭对大叶罗勒叶绿素含量无显著影响。生物炭添加量大于1%时大叶罗勒生物量显著增加,炭基肥添加量小于2%时大叶罗勒生物量显著增加。因此,添加生物炭具有改善绿地土壤物理性质;生物炭和炭基肥均能提高土壤保肥性,改善土壤性状;生物炭和炭基肥均能提高土壤速效氮磷钾养分含量;综合作物生长,推荐炭基肥用量不能超过1%,而生物炭改良园林土壤可与适量氮肥配合施用以增加绿化植物叶绿素含量和观     

生物炭及炭基硝酸铵肥料对土壤化学性质及作物产量的影响

为了促进生物炭研究和农用,采用盆栽试验研究了两种生物炭基氮肥及相应生物炭对土壤部分化学性质、养分状况及作物产量的影响。试验结果表明：施用生物炭基氮肥可显著提高土壤有机碳含量,提高土壤pH值、阳离子交换量、土壤速效磷、速效钾和矿质态氮含量,增强土壤保肥能力,促进作物增产。生物炭对土壤化学性质和养分状况虽有一定改善作用,但作物增产效应不明显甚至减产。因此,将生物炭与肥料复合制成生物炭基肥料不但可以保持生物炭改良土壤的功能,还可促进作物生长和增产,有利于生物炭农用效益的提升。     

生物炭添加提高渍水条件下番茄产量改善品质

为了探索支持渍水下番茄优质高效生产的途径,摸清渍水胁迫下生物炭添加改善作物品质的可能性,于2017年3—8月借助土柱试验探讨了不同生物炭添加量(3%、5%、10%)对番茄产量及各品质指标的影响。结果表明,渍水胁迫会造成番茄需水量降低,使可溶性糖、可溶性固形物、有机酸显著下降,对产量、水分利用效率,以及单果质量、单果密度和果色指数等外部品质指标影响不显著;渍水胁迫下生物炭添加可显著提高水分利用效率,减少需水量,改善果实内部品质,使可溶性糖、可溶性固形物、有机酸和维生素C含量等内部指标显著增加。通过品质主成分分析发现品质外部和内部综合主成分均随生物炭添加量的增加而增大。借助模糊综合评价法对不同处理的番茄产量、品质和水分利用效率进行综合评价发现,10%生物炭添加量处理的评价值最大,而无生物炭添加的渍水胁迫处理最小,说明渍水胁迫下施加10%生物炭可实现节水、优质和高效生产。研究结果可为南方地区渍水胁迫下番茄优质高效生产提供理论借鉴。     

生物炭对土壤钾素生物有效性影响的研究进展

土壤缺钾已成为影响作物产量和品质,限制我国农业可持续发展的重要因素之一,亟待深入开展如何提高土壤钾素生物有效性的相关研究。本文收集整理了近年来研究者比较感兴趣的生物炭对土壤肥力,特别是对土壤钾素生物有效性影响的相关资料,从生物炭影响土壤温度、水分、p H值、阳离子交换量、微生物生物量与活性、作物根系生长与活动等方面论述了生物炭影响土壤钾素生物有效性的可能机理,并提出了今后需要深入研究的方面。     

不同炭基肥对青椒生长、品质和氮素农学利用率的影响

将生物质炭与化肥混合制得生物质炭基肥进行田间试验,比较炭基肥对青椒生长、品质和氮素农学利用率的影响及不同原料生物质炭基的肥效差异。选取小麦秸秆炭、稻壳炭和花生壳炭为炭基制得炭基肥(养分为37%,N-P2O5-K2O:18-9-10),以普通复合肥(养分为45%,N-P2O5-K2O:15-15-15)为对照。结果表明,与普通复合肥相比,小麦秸秆炭基肥处理使青椒氮素农学利用率显著提高24.98 kg kg-1,根长提高10.9%,地上部生物量提高32.8%,VC含量提高51.3%;稻壳炭基肥和花生壳炭基肥处理使青椒VC含量提高69.5%和62.4%,使可溶性蛋白质含量均提高64.7%。此外,施用小麦秸秆炭基肥在总养分含量较普通复合肥减少8%的情况下,青椒产量显著提高13.3%,单果鲜重显著提高33.7%。而稻壳炭肥和花生壳炭肥对青椒产量影响不显著。因此,以小麦秸秆炭肥增产效果最好,而花生壳炭肥和稻壳炭肥在提升品质方面更佳。     

生物炭和炭基肥在烟草农业的应用及展望

烟草是我国重要的经济作物,烟叶提质增效及绿色清洁生产是烟草农业绿色发展的必然趋势。烟秆炭化还田是实现烟秆资源化利用和环境友好发展的双赢途径。生物炭较大的比表面积、发达的孔隙结构、丰富的官能团、稳定的环状结构以及良好的吸附特性赋予其改良连作障碍烟田土壤、重建健康微生物生境的潜力。炭基肥融合了生物炭与肥料各自的优点,同时具有优于其构成原料的特性,可缓慢释放养分、持久保持肥效,持续改善土壤环境,促进烟草健康生长、烟叶提质增效,在烟草农业应用潜力较大。本文综述了生物炭和炭基肥对植烟土壤理化性质、土壤养分、烟田温室气体排放、土壤微生物及酶活性、烟草生长和烟叶品质、烟草土传病害的影响,分析了生物炭和炭基肥应用中存在的问题,并提出未来应重点关注的问题:(1)生物炭及炭基肥调控植烟土壤质量及烟草生长和品质的机制机理;(2)生物炭及炭基肥施用的生态环境风险评价;(3)生物炭及炭基肥生产技术工艺创新。研究结果可为生物炭和炭基肥在烟草农业的合理应用提供科学依据。     

不同用量专用生物炭基肥对贵州朝天椒提质增效的影响

为探究生物炭基肥对贵州黄壤朝天椒的施用效果,采用大田试验,以自制生物炭基肥为供试材料,研究不同生物炭基肥施用量[1 758(BCF1)、2 167.5(BCF2)、2 550(BCF3)、2 932.5(BCF4)和3 315 kg·hm^-2(BCF5)]对贵州朝天椒产量、品质、养分积累、肥料利用率和经济效益的影响。结果表明,与习惯施肥(FP)处理相比,施用生物炭基肥可以显著提高朝天椒产量,其中鲜椒增产12.0%~32.8%、干椒增产12.6%~31.6%,且以BCF2处理效果最佳;施用生物炭基肥对朝天椒的硝酸盐和Vc含量影响显著,其中硝酸盐含量降低了3.9%~14.4%、Vc含量提高了1.0%~19.3%,但对还原糖和游离氨基酸含量无影响;与FP处理相比,施用生物炭基肥使氮、磷、钾肥的农学效率分别提高了4.97~13.93、8.49~26.41 kg·kg^-1,BCF1、BCF2 和 BCF3 处理的钾肥农学效率提高了3.12~8.32 kg·kg^-1,以BCF1处理为最高,氮、磷、钾肥的表观利用率分别提高了24.11~43.90、2.63~7.76、7.50~44.60个百分点,其中BCF2处理的氮肥表观利用率和钾肥表观利用率最高,分别为55.0%和74.1%,BCF1和BCF2处理的磷肥表观利用率最高,均为10.3%;与FP处理相比,施用生物炭基肥后的朝天椒纯收入提高了19.4%~74.8%,以BCF2效果最佳。综上,本试验条件下生物炭基肥施用量为2 167.5 kg·hm^-2时朝天椒生物效应和经济效益最好,可作为贵州朝天椒种植的最佳施用量。本研究结果为生物炭基肥在贵州黄壤朝天椒高产栽培技术中的应用提供了理论依据。     

土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈研究进展

生物炭作为一种土壤改良剂,近年来在提升土壤质量和作物产量方面效应良好。在全面梳理生物炭施用效果方面的最新研究基础上,总结了土壤理化性质、作物生长和产量对生物炭施用的响应和反馈规律。结果表明:(1)生物炭的来源、是否酸化、施用年限及施用量决定了施用后的土壤属性及作物产量变化幅度。一般来说,施用量增加、土壤容重降低,土壤孔隙度增加、土壤水力性质及入渗性能改善,土壤温度也增加。(2)由于土壤物理性质改变,施用生物炭最终降低了土壤表层的盐分表聚。生物炭对土壤pH的调节效果取决于两者pH的差异。此外,随着生物炭施用量增加,有机质含量呈线性增加趋势,而有效氮、有效钾和有效磷呈先增加后减小的趋势。(3)适宜施用生物炭使作物长势更好、产量更高;而过高的施量既不经济、增加成本,又对作物产量提升无益,适宜生物炭施用量为10~40 t/hm²。(4)总体上,虽然土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈因试验条件、土壤质地和作物类型、气候条件差异而表现出响应幅度不同,但大部分结果证实,土壤属性和作物生长对生物炭施用具有正面响应。今后在生物炭施用的科学认识和生产实践中需因地制宜制定施用策略。     

炭基肥对贵州黄壤鲜食玉米光合特性、干物质积累及产量形成的影响

为探究炭基肥对贵州鲜食玉米光合特性、干物质积累及产量的影响,为该地区鲜食玉米高产栽培提供理论依据.采用盆栽试验,设不施N肥(T1)、习惯施肥(T2)、炭基肥(T3)、炭基肥×80％(T4)4个处理,研究炭基肥和炭基肥×80％对鲜食玉米干物质积累和分配、叶绿素SPAD值、光合特性及产量的影响.结果表明,T3和T4处理均能...     

秸秆生物炭对潮土作物产量和土壤性状的影响

将秸秆转化为高碳含量和稳定性的生物炭施入土壤无疑可提升碳库,但也会影响土壤性状和作物生长。为评估秸秆生物炭在北方潮土(p H 8.30)的应用潜力,设每季生物炭施用量为0(对照)、2.25(低量)、6.75(中量)和11.3 t hm-2(高量)(四季后总施炭量分别为0、9、27、45.2 t hm-2)4个处理,通过2年小麦-玉米轮作小区试验,观测了作物产量、籽粒品质、氮素吸收和土壤矿质氮、p H、容重、水分的变化。结果显示,中量生物炭处理下第四季玉米产量增加8.43%;中、高量生物炭处理下四季作物总产量提高4.54%~4.92%。生物炭对小麦和玉米籽粒蛋白质、小麦湿面筋含量及容重无负面影响。作物地上部分氮素吸收、土壤矿质氮含量和p H各处理间无明显变化。中、高量处理下四季作物后土壤容重降低2.99%~10.4%,含水量增加10.3%~20.2%,最大持水量提高14.5%~15.0%。表明中、高量秸秆生物炭每季还田对作物有小幅增产作用,且不影响籽粒品质。土壤容重、水分、持水量等物理性状的改善可能是作物增产的重要原因。     

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。生物质炭基肥的缓释性能受到生物质炭原料种类、炭基肥制备方法和炭肥配合比的影响。生物质炭基肥通过改善土壤理化性质、调节土壤微生物活性,提高植物对养分的利用效率以及减少土壤中养分流失。综合已有研究与应用结果,需要进一步开展生物质炭基肥在土壤中的长期应用效果、老化过程研究,注重在老化过程中对土壤微生物结构的风险评估;建立生物质炭基肥的标准化应用体系,研究和完善生物质炭基肥对土壤持续的、累加性的改良标准。     

蚯蚓粪肥在农业生产中的应用效果及研究进展

蚯蚓粪肥是将经蚯蚓消化有机废物产生的排泄物进行堆肥而制成的有机肥料，故含有丰富的营养物质和有益微生物。近年来，作物生产的应用效果表明，蚯蚓粪肥能改善土壤结构和微生物种群，促进作物生长、提高作物产量和农产品品质，还能增强植物抵抗病虫害能力，降低土壤中有毒重金属对植物危害。本文对蚯蚓粪肥的作用及相关研究进展进行综述，得出了蚯蚓粪肥制备简单、原料来源广，施入土壤后改善土壤生态环境，能促进作物种子萌发、提高作物产量和改善农产品品质，抑制多种病虫害发生的效果的结论。蚯蚓粪肥可直接用作作物栽培的基质，也可与其他物料（如化肥、生物炭、蛭石等）联合应用；与其它物料联合使用可产生叠加效应。因此，蚯蚓粪肥在作物生产上有着良好的应用前景。     

炭肥比和膨润土粘结剂对炭基肥颗粒理化及缓释特性的影响

为探究炭肥比和膨润土粘结剂对生物炭基肥理化及缓释特性的影响,以生物炭为基底,分别制备了炭肥比1:4,膨润土粘结剂质量分数为20%、15%、10%、5%和粘结剂质量分数10%,炭肥比为1:6、1:5、1:4、1:3的柱状尿素和氯化钾生物炭基肥颗粒,分析了生物炭基肥颗粒的理化及缓释特性。结果表明,在炭肥比为1:4条件下,膨润土粘结剂质量分数越高,生物炭基肥微观结构越紧密,力学和缓释特性越好,质量分数为20%时,氯化钾和尿素生物炭基肥平均抗压强度分别为286.78和281.27 N,前3天养分淋出率分别为45.53%和36.87%。在膨润土粘结剂质量分数为10%条件下,炭肥比越高,生物炭基肥缓释性能越好,炭肥比为1:3时,氯化钾和尿素生物炭基肥前3天养分淋出率分别为42.06%和40.32%。同时,氯化钾生物炭基肥表面孔隙先增后减,炭肥比为1:6和1:3的平均抗压强度分别为271.25和282.42 N。尿素生物炭基肥内部结构中孔隙变多,炭肥比为1:6时,平均抗压强度为最大值267.84 N。综合考虑,满足中等肥料浓度要求时,膨润土粘结剂质量分数为20%、炭肥比为1:4或膨润土粘结剂质量分数为10%、炭肥比为1:3的生物炭基肥成型配方较优。     

Combined effects of biochar and fertilizer application on maize production in dependence on the cultivation method in a sub-humid climate

ABSTRACT

Low, erratic rainfall amounts and restricted accessibility of chemical fertilizer for rural farmers in developing countries may have negative effects on crop production. Agricultural methods like biochar applications, fertilizer microdosing and tied ridging can help to mitigate these constraints, but have rarely been studied in combination and under varying water availability. A field trial was conducted in split-plot design over two contrasting cropping seasons in 2016 and 2017 in Tanzania to study the effect of these agricultural methods on maize grain yield, biomass, leaf area index, plant height and soil moisture content. In both seasons each with contrasting irrigation frequencies, fertilizer microdosing increased the grain yield of maize. Biochar alone affected the yield only at high application rates (10 t/ha) and low irrigation frequency. However, when combined with fertilizer microdosing the yield effect of biochar was more pronounced. For example, combining 5 t/ha biochar with fertilizer microdosing under flat tillage increased yield by 170% compared to the control without biochar and fertilizers. Tied ridges increased soil moisture content and tended to increase maize yield compared to flat tillage, whereas biochar application resulted in significantly higher soil moisture contents. Fertilizer microdosing with biochar application can be recommended to improve maize yields mainly under flat tillage.     

生物炭及炭基肥改良棕壤理化性状及提高花生产量的作用

【目的】炭基复合肥是生物炭农用的另一种方式,生物炭作为土壤改良剂对土壤改良研究的报道较多,但大多为短期培养或模拟试验。目前更缺乏生物炭与传统土壤培肥方式的比较研究。本研究旨在通过4年的田间微区定位试验,开展生物炭及炭基复合肥对棕壤理化性质及花生产量的影响研究,以期为生物炭的培肥改土及合理农用提供理论依据。【方法】定位试验于2009年开始连续4年进行了花生微区田间试验(2 m~2)。试验设4个处理分别为秸秆还田+NPK(CS)、施用猪厩肥+NPK(PMC)、生物炭+NPK(BIO)和基于生物炭的炭基复合肥(BF)所有处理均为等氮磷钾养分,BIO处理与PMC处理为等碳量,BIO处理相当于CS处理所施用的玉米秸秆量制备得到的生物炭量,BF处理碳含量低于BIO碳含量每个处理重复3次,随机排列。分析试验前和2012年收获后土壤理化性质,比较各处理4年的花生产量。【结果】连续施用4年后,与试验前相比,BIO处理的土壤有机碳提高了27.6%全氮含量提高了75.6%,显著高于其他各处理,土壤pH提高了0.14个单位,显著高于CS处理,与PMC处理相近;土壤碱解氮、速效磷、速效钾和CEC值与CS或PMC处理相近;BIO处理的土壤毛管孔隙度和田间持水量显著高于其他处理容重和土壤总孔隙度与CS和PMC处理差异不显著;4年中花生产量均居首位,从3198.5 kg/hm~2提高到4818.0 kg/hm~2,但与PMC处理差异不显著。连续施用4年后,BF处理土壤pH较试验前提高了0.57个单位显著高于其他各处理,优势显著;土壤有机碳和全氮含量较试验前分别提高了4.4%和27.9%显著低于BIO处理对土壤物理性质的调节作用也不及BIO处理其他指标差异不显著但总体上与CS或PMC处理相近;BF处理的花生产量在试验的前3年与BIO处理差异不显著,第4年较BIO处理降低了317.1 kg/hm2,差异显著介于PMC和CS处理之间。【结论】各处理作物产量随施用年限增加而提高。生物炭和炭基复合肥对土壤的理化性质的改良作用与秸秆还田和施用猪厩肥相近,生物炭在提高土壤有机碳和全氮含量方面,炭基复合肥在改善土壤pH方面优势突出对作物具有持续增产作用。     

减氮条件下生物质炭施用对珠三角地区生菜产量、品质及土壤性质的影响

生物质炭(biochar,BC)施用具有改良土壤、提高作物产量等效应。本文探究了生菜产量、品质和土壤性质等对化肥氮(N)减施和生物质炭施用1年后的响应，以期为珠三角地区露地蔬菜生产中化肥合理减量和生物质炭科学施用提供依据。通过在佛山市三水区开展田间小区试验，观测了常规施氮(N100%)、减氮20%(N80%)、减氮40%(N60%)、减氮40%+生物质炭10 t/hm²(N60%+BC10)和减氮40%+生物质炭20 t/hm²(N60%+BC20)处理下生菜产量、品质、叶片SPAD值及土壤养分等指标的变化。结果表明：(1)较N100%处理，N60%处理生菜产量显著降低13.5%。减氮40%条件下，配施10～20 t/hm²生物质炭可提高生菜产量9.5%～22.7%，与N100%处理产量相当，说明生物质炭施用对生菜产量具有显著提升效果。(2)氮肥减量和生物质炭施用对生菜单株鲜重、直径和水分含量等均无显著影响，而对叶片SPAD值在不同生育期有不同影响。减氮条件下施用生物质炭处理生菜的氮和磷吸收量提高，是其增产机理之一。(3...     

生物炭提高花生干物质与养分利用的优势研究

【目的】 以秸秆为原料生产生物炭可用于改良土壤和提高养分利用率,其与秸秆直接还田以及传统的制作堆肥后还田相比是否具有优势需要用试验来验证,本研究可为生物炭的高效利用提供理论依据。 【方法】 以传统猪厩肥和秸秆直接还田为对照,连续进行了8年的花生田间微区 (2 m2) 试验。在氮磷钾总投入量相等的条件下,共设4个处理,分别为秸秆还田 (CS)、猪厩肥 (PMC)、生物炭 (BIO) 和基于生物炭的炭基花生专用肥 (BF),每个处理重复3次,随机区组排列。试验于2016年在花生苗期、开花下针期、结荚期和饱果成熟期进行采样,测定植株茎叶、根和荚果的干物质和氮磷钾养分积累量,并计算对应的分配情况,探讨其对花生产量的影响。 【结果】 生物炭处理的花生产量显著高于其它处理,达到7231.7 kg/hm2;生物炭复合肥和猪厩肥处理则相对较低,分别是生物炭处理的82.4%和83.8%,秸秆处理产量最低,为5623.9 kg/hm2。猪厩肥处理的出仁率显著高于其它处理。生育前期各处理的干物质和养分主要在茎叶中积累,从结荚期开始逐渐向荚果中转移。与对照处理相比,复合肥处理的干物质和氮磷钾养分整株积累量在各时期均较高,尤其在结荚期以前保持了良好的荚果干物质和养分分配系数;生物炭处理则至饱果成熟期时呈现出明显优势,干物质积累量达到6295.0 kg/hm2,分别高出专用肥、秸秆和猪厩肥处理43.1%、36.1%和50.8%,茎叶分配比例高达34.5%,氮、磷、钾积累量持续增长至236.4 kg/hm2、 21.7 kg/hm2、77.8 kg/hm2,显著高于其它处理,但此时期荚果的氮、钾分配系数仅有0.83和0.52,低于对照处理(CS、PMC处理) 0.02～0.03和0.15～0.21。 【结论】 在氮磷钾养分投入量相等、不考虑有机碳投入量的前提下,施用生物炭、炭基复合肥和猪厩肥效果均显著好于秸秆直接还田;生物炭可显著提高花生整株的干物质量和氮磷钾积累量,特别是提高生育后期的干物质和养分分配量,促进产量的提高,对花生高产增效有良好的促进作用;炭基复合肥在花生进入结荚期后,对花生干物质及养分积累分配的促进作用减弱,效果与施用猪厩肥相当。因此,在本试验条件下,生物炭直接施用具有维持其养分长期稳定释放,提高花生产量和肥料养分利用率的作用。