棉秆炭老化特性及其对风沙土氨挥发的影响

【目的】研究干湿交替、冻融循环、柠檬酸老化棉花秸秆生物炭特性，分析老化棉秆炭对风沙土氨挥发的影响，为干旱区棉花秸秆生物炭利用及其对土壤改良的长期效应提供理论依据。【方法】以棉花秸秆生物炭为试材，设置干湿交替、冻融循环、柠檬酸3种老化试验，分析老化前后棉秆炭的表面形貌、比表面积和孔径、pH值、电导率等理化性质；设置室内静态土壤培养试验，研究老化棉秆炭对土壤氨挥发速率以及氨挥发累积量的影响。【结果】(1)与新鲜棉秆炭相比，老化棉秆炭的pH值、电导率、全磷、全钾含量均降低，且柠檬酸老化棉秆炭比干湿交替、冻融循环老化棉秆炭下降程度大；柠檬酸老化棉秆炭比表面积、总孔体积和介孔体积显著增加1.88倍、1.37倍和1.36倍，平均孔径减小0.19倍(P>0.05),干湿交替和冻融循环老化棉秆炭比表面积显著减小，但平均孔径显著增大；(2)与新鲜棉秆炭处理相比，添加各老化棉秆炭处理的氨挥发累积量减少了7.4%～34.7%。【结论】冻融循环、干湿交替、柠檬酸3种老化方式改变棉秆炭特性，抑制风沙土中氨的挥发，有利于土壤氮素的固定，柠檬酸老化棉秆炭对土壤氨挥发抑制效果最好。     

秸秆炭化还田对热带土壤-水稻体系氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮肥的主要损失途径之一。作为改良土壤和提高农业可持续性发展的优良农艺措施,秸秆炭化还田对氨挥发减排具有良好的效果。本研究通过土柱试验,设置不施氮肥(ON)、单施化肥(CT)、施用生物炭(BI)、生物炭+化肥(CBI)、添加秸秆(ST)、秸秆+化肥(CST)6个处理,研究了水稻秸秆直接还田和炭化还田对热带土壤-水稻体系氨挥发的影响。结果表明:与秸秆直接还田相比,炭化还田降低了稻田氨挥发排放通量和累积氨挥发量;与CT相比,CBI处理的累积氨挥发量减少了4.1%。这主要是因为生物炭具有独特的理化性质,可通过吸附降低田面水中铵态氮(NH₄⁺-N)的浓度。秸秆炭化还田是控制热带水稻种植系统氨挥发、减少农业面源污染的有效途径。     

棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田氨挥发的影响

土壤氨挥发是干旱区农田氮肥损失的重要途径之一,通过田间试验研究了施用棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田土壤无机氮含量及氨挥发的影响。试验设对照、施用棉花秸秆(12 t·hm-2)和等碳量生物炭(4.5t·hm-2)三个处理,每个处理设置不施氮肥和施氮450 kg N·hm-2两种条件。试验结果表明,施用棉花秸秆和生物炭可显著降低土壤NH+4-N含量,分别较对照降低8.01%~19.88%和5.49%~9.90%。棉花秸秆及其生物炭处理土壤NO-3-N含量和脲酶活性在不施氮肥条件下显著降低,而在施氮肥条件下显著增加。不施氮肥条件下,棉花秸秆和生物炭处理土壤氨挥发较对照分别降低22.06%和21.27%;而在施氮450 kg N·hm-2条件下,分别降低30.58%和40.59%。因此,棉花秸秆及其生物炭还田都可以减少滴灌棉田氨挥发,其中生物炭还田效果更显著,是一种更好的秸秆利用方式。     

生物炭对鸡粪堆肥过程中氨气排放的影响

通过鸡粪与玉米叶共堆肥试验,研究小麦秸秆生物炭、稻壳生物炭对共堆肥过程中碳氮比(C/N)、铵态氮(NH_4~+-N)及氨气(NH_3)挥发的影响。堆肥中2种生物炭分别以干质量分数的5%、10%、15%添加,结果表明,在堆肥过程中,添加3种比例的小麦秸秆生物炭处理(B_1、B_2、B_3)、稻壳生物炭处理(B_4、B_5、B_6)堆体的C/N减少量比对照的C/N减少量分别多0～2、2～4;NH_3排放浓度较比照分别降低了63.75%、78.44%、91.50%和70.13%、80.75%、92.63%。另外,在堆体NH_3排放高峰期,添加生物炭堆体的NH_4~+-N含量均明显低于对照,且NH_4~+-N含量随生物炭添加量的增加而减少。由结果可知,生物炭的添加可以降低堆肥过程中NH_3的挥发并促进保氮过程,且比表面积更大的稻壳生物炭对抑制NH_3排放的效果更好。     

辽河平原玉米田不同施肥下的土壤氨挥发特征

【目的】通过不同施肥措施对氨气排放贡献的研究,获得辽河平原化肥施用本地化的氨排放因子,为大气环境和生态等领域的相关研究提供参考借鉴。【方法】于2018年5—10月在沈阳农业大学试验基地开展不同施肥措施下的氨气排放的大田试验,以基肥施树脂包衣缓释化肥、拔节期追施尿素为常规施肥方式,设置无氮处理（T0）、常规施肥减半（T1）、常规施肥+生物炭（T2）、常规施肥一次性施入（T3）、常规施肥（T4）5个处理。采用通气法在玉米全生育期内定时收集氨气,利用流动分析仪检测计算氨排放通量,同时测定土壤铵态氮含量。【结果】施基肥后氨挥发速率呈现双峰趋势,各处理分别于施基肥后第1—2天或第5—7天达到氨挥发速率最大值,施基肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥减半（T1）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥（T4）>无氮处理（T0）;施追肥后各处理均于第1—2天达到氨挥发速率最大值,追肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥（T4）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥减半（T1）>常规施肥一次性施入（T3）>无氮处理（T0）。氨挥发损失累积量表现为常规施肥+生物炭（T2)>常规施肥（T4）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥减半（T1）>无氮处理（T0）。各时期各处理间的土壤铵态氮含量差异并不显著,但土壤铵态氮含量和同时期土壤氨挥发速率呈现出相似的变化趋势,施追肥后两者的变化趋势比施基肥后更加相似。由于T1、T2、T4追肥期施尿素,尿素释放铵态氮比缓释化肥更加迅速,同时氨挥发也相对较快。整体来看,减少50%施氮量,氨挥发损失累积量只减少20%。各处理间生长季内氨挥发损失累积量差异显著,常规施肥+生物炭（T2）的氨挥发损失累积量最多,在施氮量相同的情况下,加施生物炭氨挥发损失累积量增加22%。全生长季施氮量相同的情况下,一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥的措施比以尿素作为追肥的措施的氨挥发累积量减少12%。【结论】氨挥发随着施氮量增加呈现边际递减效应。生物炭促进了农田氨挥发,玉米秸秆生物炭呈碱性,导致了氨挥发累积量的增加,但其具有孔隙度和比表面积大、吸附效果强的特点,可改良土壤和减少其他温室气体。一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥显著降低了氨挥发。     

生物质炭对伊乐藻堆肥过程氨挥发的作用效应研究

针对水生植物堆肥过程中氮素损失严重的现状,探讨以生物质炭为添加剂的堆肥体氨挥发控制技术,以伊乐藻和稻草为供试材料,采用静态高温好氧堆肥的方法,在生物质炭不同添加比例条件下,监测了伊乐藻与稻草混合堆置过程中氨挥发及其影响因素的变化动态。结果表明:整个堆肥过程中,氨累积挥发量与生物质炭添加比例关系密切(P0.01),与不添加生物质炭的常规对照处理相比,添加比例为5%、10%的处理增加了氨的累积挥发量,而添加比例为15%、20%的处理降低了氨的累积挥发量;不同堆肥时间段,生物质炭不同添加比例处理0~3 d的氨累积挥发量均大于对照,4~6 d的氨累积挥发量,除添加比例5%处理外,均小于对照;伊乐藻堆肥体的氨挥发速率与堆温、铵态氮含量具有显著的偏相关性,其偏相关性均达到P0.05的显著水平;增加生物质炭添加比例,不仅提高了堆肥温度,对堆肥体的氨挥发损失具有负向的促进作用,同时也降低了堆肥体的铵态氮含量,对堆肥体的氨挥发损失具有正向的抑制作用,生物质炭对伊乐藻堆肥体氮素的氨挥发损失具有促进与抑制双重性的作用效应。     

改性棉秆炭对新疆灰漠土氮肥氨挥发特征的影响

【目的】研究不同改性棉秆炭对新疆灰漠土氮肥氨挥发和土壤理化性质的影响，为棉秆炭化还田改良低产土壤提供依据。【方法】以新疆灰漠土为供试土壤，利用密闭法室内培养模拟试验，设0、200、400 mg/kg 3个施氮水平，棉秆炭(不添加棉秆炭、未改性棉秆炭、味精废液改性棉秆炭、木醋液改性棉秆炭、酒石酸改性棉秆炭)以2%土重均匀施入。研究不同改性棉秆炭及不同施氮量处理氨挥发速率、氨挥发累积量以及与灰漠土理化性质的相互关系。【结果】各处理于施基肥后第1～8 d达到氨挥发速率最大值。灰漠土氨挥发室内培养61 d后，与灰漠土处理相比，添加不同改性棉秆炭处理的氨挥发累积量增加了46.1%～99.8%。与未改性炭处理相比，味精废液改性棉秆炭和木醋液改性棉秆炭显著促进土壤氮肥氨挥发，酒石酸改性炭差异不显著。添加改性棉秆炭，可以降低新疆灰漠土壤的pH、增加土壤中的全氮和有机碳含量以及电导率。改性炭对土壤氨挥发起促进作用的主要是土壤的电导率和土壤全氮含量，而pH表现出抑制效应。土壤全氮含量对土壤氨挥发有一定的积极作用，且受到有机碳的影响较小，未达到显著影响(P>0.05)。【结论】利用味精废液、木醋液、酒...     

不同秸秆添加物对尿素氨挥发的影响

采用土壤与粉碎秸秆混合物室内氨挥发模拟试验,研究了不同秸秆添加物对尿素氨挥发的影响。结果表明,施用等量尿素,不同秸秆混合条件下尿素氨挥发损失具有明显差异;添加小麦或玉米秸秆,尿素在施入土壤后的第2天达到挥发高峰,而仅施用尿素的土壤在第3天达到挥发高峰;施肥后氨挥发损失总量为尿素>尿素 玉米秸秆>尿素 小麦秸秆;不同处理氨挥发损失量与土壤pH值和土壤无机氮含量具有显著相关性。     

玉米秸秆生物炭对土壤无机氮素淋失风险的影响研究

采用室内土柱模拟淋溶方法,研究生物炭对不同土层土壤淋溶液体积以及铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)淋失量的影响。实验所用的生物炭以玉米秸秆(炭化温度500℃)为原料制成,分别按照炭土质量比0(T1)、1%(T2)、2%(T3)和4%(T4)施用于褐潮土中。结果表明:淋溶实验过程中,淋溶初期生物炭对土壤NH+4-N和NO-3-N的固持作用比较明显,且对NH+4-N的固持主要发生在0~10 cm土层,而对NO-3-N的固持主要发生在10~40 cm;生物炭能够有效增加土壤的持水能力,与不添加生物炭处理(T1)相比,T2、T3、T4处理的土柱累积淋溶液体积分别减少了10%、20%、26%,无机氮素淋失量显著降低,分别减少27%、48%、61%;无机氮素淋失量的减少主要来自NO-3-N,相对于不添加生物炭处理,T2、T3、T4处理NO-3-N累积淋失量分别为62.4、44.4、34.5 mg,分别减少了28%、49%、58%。总的来说,土壤中添加玉米秸秆生物炭能够有效降低土壤无机氮素的淋失风险。     

牛场粪水添加外源添加物施用后对土壤氨挥发的影响

为了控制并且减少牛场粪水还田氨挥发的产生量,采取室内培养的方法,研究牛场粪水添加不同外源添加物（腐植酸、硫酸、生物炭、柠檬酸）施用后对土壤氨挥发的影响,通过硼酸吸收法监测土壤氨挥发量,筛选牛场粪水还田最优添加物以减弱土壤氨挥发。结果表明,牛场粪水添加酸性外源添加物后施用于碱性土壤,会降低土壤氨挥发损失,酸性添加物对氨挥发抑制效果为柠檬酸 > 腐植酸 > 硫酸;牛场粪水中添加腐植酸处理土壤氨挥发量降低幅度达46.62%,且在培养的第14 d全氮含量高于其他处理;高脲酶活性可促进氨挥发增加,增加土壤硝态氮含量。研究表明,腐植酸作为外源添加物添加于牛场粪水还田后有利于降低土壤氨挥发量。     

秸秆直接还田与炭化还田对热带土壤-水稻系统氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮损失的主要形式之一。本研究采用温室土柱试验方法,设置不施氮肥(0N)、秸秆还田 (ST)、生物炭(秸秆炭化)还田(BI)、常规施肥(CF)、秸秆还田配施氮肥(NST)、生物炭还田配施氮肥(NBI)6个处理,研究等量氮素投入条件下秸秆还田及其炭化还田对热带土壤-水稻系统氨挥发排放的影响。结果表明,与CF处理相比,NST处理在分蘖期显著(P<0.05)降低了田面水的pH值,提高了田面水的NH₄⁺-N含量;NBI处理显著(P<0.05)提高了水稻成熟期的土壤pH值和土壤NH₄⁺-N含量,降低了土壤NO₃^--N含量。总的来看,NBI处理在试验条件下对土壤氨挥发具有较好的抑制作用,氨累积挥发量较CF处理显著(P<0.05)降低28.9%。     

生物质炭对华北平原4种典型土壤冬小麦生育前期氨挥发的影响

为了探明生物质炭对华北平原土壤氨挥发的影响,以该区域4种典型土壤（水稻土、砂姜黑土、褐土、潮土）为研究对象进行微区试验,设置了对照（CK）、单施化肥（NPK）、单施生物质炭（BC）、化肥配施生物质炭（BC+NPK）4个处理,于冬小麦生育前期观测土壤氨挥发损失,分析土壤矿质氮含量、土壤pH和温度对土壤氨挥发的影响。结果表明,4种土壤单施化肥处理氨挥发累积损失分别为2.70、3.14、2.90、4.00 kg N·hm^-2,占施氮量的比例（氨挥发损失率）为3.3%、3.8%、3.5%、4.9%。与单施化肥相比,化肥配施生物质炭可以降低砂姜黑土（15.3%）和潮土（14.8%）的氨挥发损失,但增加了水稻土（3.0%）和褐土（6.9%）氨挥发。添加生物质炭显著提升土壤pH值和土壤温度,相关性分析表明,土壤pH值是决定生物质炭对土壤氨挥发增减的关键因素。综上所述,在华北平原砂姜黑土和潮土施用生物质炭可以有效降低小麦生育前期土壤氨挥发。     

室内培养条件下两种氨挥发监测方法的比较

为探索一种简单、快捷的氨挥发监测体系,采用室内静态密闭土壤培养方法,对氨气检测管法与目前常用的硼酸吸收-标准酸滴定法所监测的氨挥发结果进行对比研究。结果表明:加入200 mg N·kg~(-1)尿素态氮的条件下,硼酸吸收-标准酸滴定法和氨气检测管法所测氨挥发累积损失量分别为3.29 mg N·kg~(-1)和3.05 mg N·kg~(-1),累积氨挥发损失率分别为1.26%和1.15%;加入氮量增加至400 mg N·kg~(-1)时,两种方法所测氨挥发累积损失量分别是7.20 mg N·kg~(-1)和7.16 mg N·kg~(-1),累积氨挥发损失率分别为1.61%和1.59%。两种方法的氨挥发损失动力学过程和累积氨挥发损失量具有良好的一致性。研究表明,氨气检测管法适用于室内静态密闭培养过程氨挥发监测。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田氨挥发的影响

通过土柱模拟实验,研究了生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田田面水氮素转化、氨挥发排放以及水稻产量的影响。结果表明:生活污水尾水灌溉显著提高了稻田田面水NO_3~--N浓度和田面水pH,并显著提高了产量、植株吸氮量和土壤脲酶活性。与清水灌溉处理相比,不施氮肥时生活污水尾水灌溉可使秸秆还田稻田氨挥发累积排放量显著降低35%;正常施氮时生活污水尾水灌溉增加了秸秆还田稻田氨挥发排放总量,但由于显著增加了水稻产量,因此单位产量氨挥发排放量有所降低。由此可见,秸秆还田稻田利用生活污水尾水灌溉,不仅可消纳净化生活污水、替代部分氮肥,还可增加水稻产量、降低单位产量稻田氨挥发排放。     

不同施肥处理下小麦季潮土氨挥发损失及其影响因素研究

氨挥发是肥料氮素损失的重要途径之一,由于土壤类型、气候条件、肥料种类、用量和施用时间等因素不同而存在很大差异。试验采用间歇式密闭室通气法,对华北平原不同施肥处理(新鲜牛粪与尿素配施、堆腐牛粪与尿素配施和NPK单施)下,冬小麦生长季粘质潮土氨挥发及其影响因素进行了研究。结果表明:冬小麦季土壤氨挥发总量占肥料氮用量的1.23%~1.97%,主要来源于追肥,占整个小麦生长季氨挥发总量的80%左右。不同施肥处理强烈影响氨挥发强度,新鲜牛粪与尿素配施处理氨挥发损失量最高,氮素损失率为1.97%,显著高于堆腐牛粪与尿素配施和NPK单施。基肥期氨挥发速率与气温密切相关,追肥期土壤含水量和NH~+_4-N浓度是影响氨挥发的主控因子。     

沸石添加剂对污泥堆肥过程中的氨挥发及相关因素的影响

以污泥和秸秆为基本堆肥原料,向其中添加不同比例的沸石(5%和10%),采用密闭室动态吸收法,分析了污泥堆肥过程中的氨挥发速率以及氨挥发的相关影响因素。结果表明:堆肥中添加5%和10%的沸石,与对照相比显著降低了氨挥发累积速率27.9%和48.7%,并且延迟1 d出现氨挥发峰值。沸石添加剂对氨挥发影响因素温度、pH 值、EC 和NH₄⁺-N 均有显著影响,添加沸石缩短堆肥高温期3 d,降低堆肥中后期堆体温度(降幅为0.17~13.5 益),增加堆体0.09~0.22 个pH 单位,维持堆肥更低电导率(1 876.7~2 636.7 uS·cm^-1),降低堆体NH₄⁺-N 9.07%~22.2%。污泥堆肥中添加沸石降低了氨挥发累积速率,保留了堆体中的有效氮,在堆肥工程中具有较为广阔的应用前景。