生物质炭基肥料及作物施用技术研究进展

随着生物质炭在农业领域的应用研究不断深入,以生物质炭为载体,与常规化学肥料或有机肥等材料结合的新型肥料—生物质炭基肥料(biochar-based fertilizer)的研制及其在农作物上的试验研究越来越多。相关研究表明,生物质炭基肥料具有诸多优点,如控释/缓释养分的释放、改善土壤理化性状、增强抗旱能力、减少养分资源的损失和提高肥料利用率等。深入挖掘生物质炭基肥料的环境友好性和资源节约性潜力日益受到重视。通过综合分析多年来公开发表的生物质炭基肥料试验研究文献,阐述了各种生物质炭基肥料的组配材料、造肥制粒配方与工艺技术,以及生物质炭基肥料在水稻、玉米、小麦、蔬菜、薯类、花生、大豆、烟草、棉花、牧草和果树等作物上的施用技术,尤其是生物质炭基肥料对作物生长发育、产量、农产品品质以及土壤的影响等方面的研究进展。根据试验研究中存在的问题及技术需求,提出今后生物质炭基肥料的研究设想,展望其在土壤环境、作物高产高效以及绿色生态等方面的系统研究方向。     

果园废弃物生物质炭在果园中应用效果的研究进展

处理果园废弃物是果园生产中的重要环节，传统方式主要有填埋、饲料、焚化、堆肥、厌氧消化、酶利用等。果园废弃物生物质炭是以果园生产中的废弃物为原料，通过热解技术转化后获得生物质炭。将生物质炭返还于果园，这样不仅改良了果园土壤，还保障和提高了果实产量和品质。果园废弃物在果园中的合理应用对果园生产效率和生态环境具有重要的稳定作用，开展果园废弃物生物质炭的研究对其在果园中的合理应用和演变机质具有重要的科学意义和应用价值。目前，果园废弃物生物质炭的研究集中于不同类别果园废弃物生物质炭的制备原理和性质，改良土壤的效果以及有机肥配施对果园生产的影响。未来应重点关注:①进一步分类果园废弃物，制备更多满足差异化需求的生物质炭；②比较不同类别果园废弃物生物质炭施用的生产效益；③制备果园专用生物质炭基有机肥；④探讨果园废弃物生物质炭对果园生态环境的影响。图1表2参94     

浅析生物质炭基肥的应用效果

炭基肥是一种以生物质炭为基质,根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理,添加有机质或无机质配制而成的生态环保型肥料。文章首先介绍了生物质碳的特性,然后阐述了施用生物质炭基肥料的应用效果,可提高农作物的产量和品质,提高土壤活性,提高氮素利用率,将农林业产生的生物废弃物进行资源化高效利用与低碳农业有机结合。     

生物质炭基肥在青贮玉米上的应用

生物质炭基肥,是利用农田废弃物炭化后获得的生物质炭,依据不同作物的需肥比例生产出的有机无机复合肥料,也是农田废弃物炭化还田的新途径。为验证生物质炭基肥的肥效,让种植户认识到施用生物质炭基肥对改善土壤团粒结构,丰富纳米孔隙结构的缓释功能,提高土壤微生物多样性,减少化肥施用量,提高肥料利用率,提高作物产量的效果,濮阳市农业科学院进行生物质炭基肥试验示范。通过青贮玉米播种前和收获后的土样采集,检测生物质炭基肥的利用率,监测青贮玉米关键期相关数据资料,对青贮玉米的产量及品质进行评价,为生物质炭基肥在青贮玉米主要种植区推广施用提供科学依据。     

炭基有机肥对水稻产量及土壤养分的影响

为减少生物质炭在农田应用的农事操作工序,探讨生物质炭与畜禽粪便混合堆肥产品——炭基有机肥对水稻产量与土壤养分的影响,试验设置了炭基有机肥、商品有机肥、不施有机肥3个处理,研究了炭基有机肥对水稻产量及其构成、干物质积累与氮素养分吸收利用、土壤氮磷养分含量的影响。结果表明:炭基有机肥对水稻具有增产作用,较商品有机肥处理增产4.39%,但差异未达显著水平;与商品有机肥处理相比,炭基有机肥可以提高水稻抽穗期至成熟期的干物质积累量、氮素积累量及氮素的籽粒生产效率;同时,炭基有机肥处理的土壤全氮、水溶性氮含量分别比商品有机肥处理增加了10.06%、11.92%,土壤全磷与水溶性磷含量增加了10%、9.67%。这说明炭基有机肥可以提高水稻产量,提升土壤有机质含量,增强土壤氮、磷等养分的有效性,并且生物质炭与畜禽粪便混合堆制后并不影响其在农田土壤中的功能特性。     

“双碳”背景下生物炭基肥的研究现状及展望

炭基肥是以生物炭为载体，通过添加化肥或者有机肥，采用化学方法和物理方法混合制成的肥料。本文首先总结了炭基肥主要包括炭基无机肥、炭基有机肥和炭基有机无机复合肥，其次汇总了炭基肥的作用。炭基肥由于兼具了生物炭和肥料的双重优势，在田间应用过程中主要表现为提高作物产量、减少温室气体排放、提高土壤有机质、改良土壤以及污染土壤修复等方面。然后列举了影响炭基肥性质的因素，生物炭的制备及其与肥料的制备工艺。最后展望了炭基肥在我国农业领域的应用前景。本文通过生物炭的优选、炭基肥的制备工艺优化及其应用体系的完善等方面展开综述，为构建炭基肥的规模化应用提供指导意义。     

滇池农田废弃物生物处理及资源化利用研究

以蔬菜根茎及花卉秸秆废弃物、鲜猪粪、有机物腐熟剂为原料,按不同比例混合堆肥处理,自然发酵35 d还田试验。通过测定堆沤制备的有机肥品质及还田作物的产量、品质与土壤养分含量,优选出相同堆肥期内还田应用的优化堆肥处理,以指导生产应用。结果表明:在相同堆沤期内,农业固体有机废弃物与鲜猪粪按34∶配比堆沤,其有机肥品质和还田效果较好;若加大废弃物处理量,短期堆沤不易腐熟分解,还田后影响西芹产量和品质的提高,农业固体有机废弃物与鲜猪粪堆沤配比大于32∶,还田后容易造成当季作物减产;有机物腐熟剂对促进固体废弃物的快速处理和还田利用具有明显效果。     

滇池农田废弃物生物处理及资源化利用研究

以蔬菜根茎及花卉秸秆废弃物、鲜猪粪、有机物腐熟剂为原料,按不同比例混合堆肥处理,自然发酵35 d还田试验。通过测定堆沤制备的有机肥品质及还田作物的产量、品质与土壤养分含量,优选出相同堆肥期内还田应用的优化堆肥处理,以指导生产应用。结果表明:在相同堆沤期内,农业固体有机废弃物与鲜猪粪按34∶配比堆沤,其有机肥品质和还田效果较好;若加大废弃物处理量,短期堆沤不易腐熟分解,还田后影响西芹产量和品质的提高,农业固体有机废弃物与鲜猪粪堆沤配比大于32∶,还田后容易造成当季作物减产;有机物腐熟剂对促进固体废弃物的快速处理和还田利用具有明显效果。     

农业废弃物有机肥发酵工艺研究现状与展望

农业生产后残留了大量的的废弃物,利用农业废弃物发酵有机肥的工艺技术十分重要。笔者主要介绍农业废弃物发酵有机肥的工艺,简述了有机肥发酵的分类方式、一般发酵工艺方法和有机肥发酵的基本原理,明确了有机肥发酵对农业废弃物处理的重要性,分析了国内外有机肥发酵研究的发展现状和国内有机肥发酵存在的问题,提出了农业废弃物发酵有机肥的发展趋势,以期为今后农业废弃物发酵制备有机肥提供研究基础。     

农林废弃物炭化还田技术的发展与前景

炭化还田是农林废弃物资源化循环利用的有效技术手段之一,也是土壤改良的新途径,对促进农业低碳、循环、可持续发展具有重要意义。以生物炭为核心,从其改良土壤的理论基础分析入手,综合评述了炭化还田技术的由来、发展与技术内涵,着重介绍了炭化还田技术的产业化发展现状和前景,明确了炭基肥料和炭基土壤改良剂是炭化还田的有效技术载体,国家应在炭基多元化产品开发方面给予高度重视。     

云南省畜禽粪污土地消纳能力的评估及其肥料化发展前景

以2019年云南省畜禽养殖数据为基础,通过估算云南省畜禽粪污产生量,结合还田方式和土地利用形式评估了云南省畜禽粪污土地的消纳能力,并结合云南省有机肥生产现状和高原特色农业的发展需求,指出畜禽粪污肥料化利用的方向。结果表明,调整种植结构可以增加土地对粪污直接还田的消纳能力;畜禽粪污堆肥还田可以进一步增加土地的消纳能力。云南省有机肥生产工艺水平较低,规范程度较低,进一步规范和提升有机肥的工艺水平,是提高云南省畜禽粪污资源化利用效率的重要途径。云南省畜禽粪污堆肥化转化成有机肥的潜力空间约为3 544万t,预计产值和利润分别为2 835 369万元和412 684万元。结合云南省高原特色农业发展的需要,畜禽粪污堆肥化后,开发成生物有机肥、复合微生物肥料以及有机类调理剂,是实现畜禽粪污高值化利用的重要方向。     

有机肥料对实现“碳达峰、碳中和”的作用

有机肥料以农业废弃物为主要原料,含有丰富的有机质,具有改良土壤微生态环境,提高肥料利用率,增强作物抗逆性,促进作物生长等作用,符合农业绿色发展的要求,对“碳达峰、碳中和”目标的实现,能够发挥重要作用。本研究总结相关文献资料,从国家政策、节能减排、农业废弃物资源化利用、提高土壤和植物固碳等角度,对有机肥料在实现“双碳”目标所发挥的作用进行阐述分析,并对有机肥料产业的发展提出一些建议,以期为有机肥料的推广应用和“双碳”目标的实现提供参考。     

贵州省旱作农业节水技术模式及效益分析

分析了贵州省农业水资源利用现状及水资源利用存在的问题,对各项高效节水技术模式在贵州省的实践进行了分析与评价。根据贵州省水资源的特征,在旱作农业中通过采用土壤梯化节水技术、聚土垄作节水技术、覆盖保墒节水技术、化学保墒技术、集雨节水技术、设施节水技术、水肥一体化技术和农艺节水技术,可以提高农业用水的有效利用率及增加作物产量。     

浙江省生态循环农业发展实践模式和对策

介绍了浙江省生态循环农业的发展现状和5种主要实践模式：以肥药减量控害和生产清洁节约为特点的减量化模式;包括农牧结合和新型农作模式的生态链连接和转换模式;废弃物综合利用和以沼气为纽带的农业废弃物循环利用模式;农产品质量提升型模式;生态循环农业园区模式。通过对这些模式产生的社会经济特征环境的分析,提出了推进循环农业发展的相关政策建议：健全政府主导的宏观调控机制;推进生态循环农业发展的技术创新体系建设;努力营造发展循环农业的舆论氛围。     

贵州土壤钾素状况与钾肥施用问题

因母质、地形、气候条件和垦殖历史等原因,20世纪80年代初贵州土壤钾素含量处于中等或较丰富水平。近20年来,随着农作物产量和对钾素养分吸收量的成倍增加,有机肥料和钾素化肥施用不足,土壤钾素含量逐年减少,钾素化肥肥效明显提高。为了农业的可持续发展,必须重视秸秆还田,增加钾素化肥的施用。     

沼液肥用效果及其潜在风险评述

沼液是沼气发酵过后的液体残留物,是一种优质的有机肥料,在农林业生产中具有极高的利用价值.简单介绍了沼液的成分,从沼液浸种、叶面施肥、抗病虫害3个方面阐述了沼液施肥对作物生长的影响,从土壤酸碱度、养分含量等方面总结了沼液灌溉对土壤性状产生的影响,从重金属、抗生素物质的积累以及促进温室气体排放方面简单归纳了沼液利用过程中可能对环境造成的潜在风险,并且对沼液进一步利用的前景进行了展望.     

沼气利用模式现状及发展新方向

概述了我国现有沼气能源利用的几种典型模式及各自特点,包括庭院生态模式、生态农业模式、生活污水处理模式、农业废弃物处理模式和生活垃圾处理模式。针对如何高效利用沼气能源价值,阐述了沼气发展的几个新方向,指出应将传统沼气技术与沼气发电、燃料电池等新技术结合起来,促进我国沼气产业发展。     

农田施用沼气残余物研究热点与展望

厌氧发酵生产沼气是处理有机废弃物的理想方式,农田施用沼气残余物,对于节约能源和养分资源循环利用有着重要意义。从沼气残余物的特性,施用后对土壤微生物、土壤质量、作物产量和品质及养分吸收的影响,沼气残余物肥用后期处理技术及施用技术等方面讨论了农田施用沼气残余物的研究热点。沼气残余物既可作肥料,提高作物产量;又可作土壤调理剂,改善土壤肥力。采用浅层注射施肥技术代替普通撒施和条施方法施用沼气残余物,可以降低氨挥发损失,发挥其最佳肥效。通过后期堆肥处理,可以提高沼肥质量并降低农田施用的氮淋溶损失。分子生物学方法有助于分析复杂的土壤微生物特性,在施用沼气残余物土壤质量早期监测上应该进一步探索利用。     

有机肥产业化与我国农业的持续发展

农业的持续发展必须建立在土地肥力持续发展的基础上。长期单施偏施化肥和有机肥投入的减少,是造成土壤肥力下降、环境污染和农产品品质降低的重要原因。有机肥的产业化利用是解决环境污染问题,促进有机肥增施、提高农产品品质的新路子,也是农业持续发展的需要。本文提出了实施有机肥产业化的建议,以促进中国农业的持续发展。     

江苏省4类主要秸秆和畜禽粪便空间分布及综合利用潜力研究

为明晰江苏省农业废弃物资源分布格局并进行利用潜力评估,推进农业废弃物资源化利用,助力农业全面绿色转型,本研究借助GIS构建数据批处理模型,测算各区县水稻、小麦、玉米和油菜4种作物的秸秆和猪、牛、羊、家禽4种畜禽的粪便产生量,及其在肥料化、能源化方面的利用潜力理论值,并结合热点分析结果为江苏省农业废弃物综合利用提供政策建议。结果表明：2020年江苏省4种主要作物秸秆可收集总量高达3 972.00万t,以水稻和小麦秸秆为主,集中分布在江苏北部和中部。分析其肥料化利用潜力,理论上相当于1 511.89万t有机碳、12.04万t N、1.59万t P、24.49万t K,能源化理论上相当于1 617.52万t标准煤或6.5×10⁹ m³沼气;江苏省4种主要畜禽粪便产生总量为4 560.77万t,家禽粪便与猪粪最多,主要分布在东部边界和西北部地区。分析其肥料化利用潜力,理论计算相当于737.00万t有机碳、31.15万t N、29.86万t P和26.89万t K,能源化利用可折算成1 036.95万t标准煤或4.9×10⁹ m³沼气;99%置信度下,江苏省有10个秸秆产生热点县、7个畜禽粪便产生热点县和5个秸秆-畜禽粪便双热点县。秸秆产生热点县应根据主要秸秆种类选择直接还田、制作饲料、生产农副产品和食用菌等合适的利用方向。畜禽粪便产生热点县适于开展以粪污处理为核心的循环利用模式。秸秆-畜禽粪便双热点县则具有利用种养结合构建多层次、多元化、综合化利用格局的重要优势。此外,江苏省应根据资源聚集情况,分层、分类布设资源收集处理中心,并同步优化全省的收储运网络。