生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展

因农业活动产生的温室气体,已成为加速全球气候变暖的重要环境因子。利用生物炭作为肥料载体制备生物碳基肥料,是同步实现农作物增产增收和土壤理化性质改良的新型工艺。该文在国内外前沿研究成果和文献综述的基础上,阐述了生物炭基肥在加工、制备和改性工艺方面的最新研究进展以及在生产物炭基肥农田应用研究进展,包括生物炭基肥对土壤微生物群落结构、对肥料养分、对作物生长和产量的影响和农田应用的发展趋势。并针对存在的问题和技术需求,就施用生物炭的生态影响研究,系统评估生物碳基肥料施用带来的生物多样性减少和生态系统失衡等潜在生态风险方面进行了展望。     

白浆土条件下炭基肥对作物干物质积累量及生物产量的影响

正0引言近年来,国内许多科研单位在缓控释肥料研制上做了很多探索性工作(陈温福,2013;何绪生,2011),有关生物质炭与肥料复合方法主要有掺混、包膜、吸附和反应等工艺。研究发现,生物质炭与化学肥料混合造粒或生物质炭与化学肥料复合施用可明显提升作物的肥效。高海英等(2012)用木炭和竹炭在一定浓度硝酸铵水溶液中通过吸附法制备硝酸铵炭基肥料,通过盆栽试验表明,炭基肥可有效提高土壤保肥能力,提高作物产量。卢广远等(2011)利用黏合剂将炭粉与化学肥料黏合制备成炭基肥料,通过试验表明,炭基肥料对玉米具有增产效应。生物炭基肥的研究虽已取得了一些成果,但研究结果都是短期的,生物炭基肥对作物生长和产量的作用效果与其施用量、种类、组分比例、所投入使用的土壤环境等因素有关,需要进一步深入研究。     

不同配比炭基肥对玉米生长、土壤养分及呼吸的影响

为了探索适合种植玉米施用的生物炭基肥料,采用箱式试验研究了生物炭、复合肥料及不同配比的炭基肥对玉米生长、土壤全氮、有效磷、速效钾、土壤呼吸的影响。结果表明:不同配比的生物炭基肥均较单施生物炭或单施复合肥对玉米植株干物质积累、土壤全氮、有效磷、速效钾有一定促进作用。不同配比的炭基肥处理中,肥炭比为8∶2或7∶3对玉米植株生长及提高土壤性状较突出,为较优炭基肥比例。生物炭和生物炭基肥对土壤呼吸均有一定促进作用,这可能是生物炭自身特殊的性质与结构发挥的作用。     

炭基肥在贵州山地特色高效农业发展中的应用及其效益分析

通过对贵州山区农业废弃物利用现状、存在问题进行分析,探讨该区农业废弃物资源化发展的方向及炭基肥在贵州山地特色高效农业发展中的应用前景。在利用传统堆肥和沼气发酵技术生产有机肥及其应用的基础上,施用生物质炭与肥料配制的炭基肥可以明显地促进耕地有机培肥及作物生长。在贵州发展山地特色高效农业,要全面推广高效的堆肥发酵及沼气发酵技术,利用作物秸秆和畜禽粪便生产有机肥及土壤改良剂,实现农业废弃物的高效化、高值化利用。同时,要大力推广生物质炭化技术,利用农业废弃物生产以生物质炭为载体的多元化产品,通过生产炭基土壤改良剂、炭基有机肥、炭基复合肥,以及蔬菜、花卉、苗木等育苗基质,全面地提高农业废弃物利用的经济效益、生态效益及社会效益。     

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。     

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。     

生物炭与不同肥料配施对镉胁迫下烟叶和土壤中镉含量的影响

为探索生物炭与肥料配施降低烟叶对重金属镉的吸收和土壤中镉含量的可行性,采用盆栽试验,研究了镉胁迫下生物炭与不同肥料配施对生育期内烟叶生物量、烟草各部位镉含量、植烟土壤中镉含量和土壤p H的影响。结果表明:生物炭与肥料配施能够促进烟叶生物量的增加,烟叶生物量依次为有机肥+无机肥+生物炭无机肥+生物炭有机肥+无机肥无机肥未施肥;生物炭与不同肥料配施时烟叶各叶位镉含量较低,生育期内生物炭与有机肥+无机肥配施下烟叶镉含量较有机肥和无机肥配施降低了52.57%,根茎中降低的镉含量最高达59.69%;各处理土壤中的有效态镉含量均有不同程度降低,降幅顺序为有机肥+无机肥+生物炭无机肥+生物炭有机肥+无机肥无机肥未施肥。上述结果表明生物炭与有机肥和无机肥配施既能促进烟叶生长,也能降低土壤有效态镉的相对含量,减少烟叶中镉的吸收积累,进而降低烟叶中镉含量,适合在重金属污染烟田施用。     

我国生物炭基肥生产工艺与设备研究进展

炭基肥作为一种新型绿色环保肥料,其生产工艺及加工设备大多还在沿用有机肥生产的工艺与设备。介绍了目前生物炭基肥的生产工艺及设备研究进展,重点对国内炭基肥造粒配方及工艺进行了总结、归纳分析,并对主要的炭基肥造粒设备进行了分析,在分析造粒设备工作原理、技术参数、造粒工艺及其主要影响因素的基础上,指明了炭基肥造粒设备的研发方向。     

生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展

生物炭可作为土壤改良剂单独施入土壤,改善土壤环境条件,也可与肥料混合制成生物炭基肥,其具有养分缓释、增产稳定等一系列优点,在农业上的应用越来越广泛。主要从生物炭对土壤理化性质、微生物、农业温室气体排放、作物生长和产量的影响,对农田土壤污染的治理,以及生物炭基肥对肥料养分、作物生长和产量的影响这几个方面,对生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展进行综述,阐明其优点和不足,并提出了进一步的研究方向,旨在为生物炭和生物炭基肥在农业中的应用研究提供参考。     

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.     

棉秆炭和炭基专用肥对棉花生长及产量的影响

[目的]新疆是我国最大的商品棉生产基地,部分主产区连作时间长,棉秆还田对土壤带来了一定的病虫害,研究棉秆炭和炭基专用肥对棉花生长及产量的影响,为棉花秸秆制备生物炭或生物炭基肥再返还到棉田提供依据.[方法]棉花秸秆长度控制在8～12 cm,在缺氧的环境下燃烧制炭.棉秆炭与化肥按一定的比例加工炭基肥,通过田间试验进行验证.[结果]与对照处理相比,生物炭处理与炭基肥处理提高花蕾数38;、92.3;,果苔数都提高25;,总生物量分别提高25.8;、39;,生物炭处理比对照增产28.9;,炭基肥处理比对照增产25.1;;棉花产量生物炭处理与炭基肥处理比较差异不显著(P＜0.05).[结论]生物炭处理、炭基肥处理、对照处理的株高、SPAD值比较差异不显著,炭基肥处理与对照处理的花蕾数、果苔数比较差异不显著,而生物总量、产量有极显著提高,生物炭处理多项指标表现最好.     

生物炭基肥料在水稻上的应用效果研究

为研究生物炭基肥料的应用效果,开展了生物炭基肥料对水稻植物学性状、产量因素以及产量的影响试验。结果表明,在水稻上施用生物炭基肥料能够促进水稻生长发育,有助于水稻成产因素的形成,从而提高水稻的产量。生物炭基肥料的用量越多,效果越明显,且生物炭基肥料能部分替代缓释复合肥。     

生物炭基有机肥的优势及其在广西烤烟上的应用探析

近年来,生物炭在农业领域的研究和应用得到了广泛的关注和认可,生物炭基有机肥具有含碳量高、改良土壤、缓释增肥、减少面源污染、促进农林废弃物循环等优点,极适合于烟草等多年生植物的土壤改良。本文主要论述了生物炭基有机肥的优势,并阐述了适合广西烤烟草种植的生物炭有机肥的应用前景,以期为生物炭基有机肥的推广应用提供参考。     

生物炭及炭基肥影响农田土壤改良效应的研究进展

我国南方农田普遍存在土壤酸化加速、土壤肥力和质量不断下降、土壤微生物群落结构和功能失调等土壤退化现象。近年来,大量研究表明生物炭是一种应用前景广阔的土壤改良剂,而将其与肥料有效结合制成生物炭基肥,将在我国农田酸化土壤改良和作物增产等方面发挥重要作用。本文重点针对生物炭和生物炭基肥在农田生态系统中影响土壤改良的效应进行了综述,旨在为我国南方农田土壤改良和农业生产可持续发展提供参考。     

生物炭和生物炭基氮肥的理化特征及其作物肥效评价

【目的】研究生物炭和生物炭基氮肥的理化性质及其作物肥效。【方法】以竹炭、木炭、硝酸铵为原材料,分别制备了竹炭基氮肥和木炭基氮肥,采用元素分析、灰分测定、环境扫描电镜、等离子光谱仪、pH计和红外光谱,对2种生物炭及生物炭基氮肥的部分理化性质、形貌结构进行分析。以小麦和糜子为供试作物,通过盆栽试验,在壤土和砂土上,研究生物炭和生物炭基氮肥对作物生长、产量以及氮肥利用率的影响。【结果】竹炭和木炭2种生物炭的含碳量高达60%以上。竹炭灰分含量高于木炭,而负载硝酸铵量低于木炭,分别约为8%和18%。竹炭基氮肥和木炭基氮肥分别呈蜂窝状和管状结构,基本保持了竹炭和木炭的微观形态。在制备生物炭基氮肥的吸附过程中,竹炭、木炭与硝酸铵以物理吸附相结合,吸附过程中未发生化学反应。竹炭、木炭均呈碱性,吸附氮肥后pH值显著降低。在壤土和砂土上,施用竹炭基氮肥和木炭基氮肥可显著促进小麦、糜子的生长和增产,并能提高氮肥利用率,延长肥料养分在土壤中的存留期,减少养分淋失。【结论】将生物炭作为肥料载体制备的生物炭基肥料,不仅可以促进作物生长和增产,还有利于生物炭农用效益的提升。     

生物炭在马铃薯生产中的应用研究

为探明生物炭在马铃薯生产中的应用效果,特设置生物炭用量试验。结果表明:无论施肥与否,添加生物炭后,单株薯重、大中薯率均有所增加,但生物炭提高了土壤碳氮比,造成土壤微生物与植株争氮,显著抑制块茎形成,单株结薯数大幅减少,并导致最终产量大幅下降,且该趋势随生物炭剂量的增加愈发明显。建议在生产中应考虑将生物炭施入时间后移,并采用螯合制备工艺,将生物炭与肥料制备成炭基肥,以进一步探明施用效果。     

生物炭处理有利于棉花生长及产量

正新疆是我国最大的商品棉生产基地,部分主产区连作时间长,棉秆还田对土壤带来了一定的病虫害,研究棉秆炭和炭基专用肥对棉花生长及产量的影响,为棉花秸秆制备生物炭或生物炭基肥再返还到棉田提供依据。棉花秸秆长度控制在8~12厘米,在缺氧的环境下燃烧制炭。棉秆炭与化肥按一定的比例加工炭基肥,通过田间试验进行验证。结果表明,与对照处理相比,生物     

炭基微生物肥料制备工艺及性质分析

以稻壳炭与氮磷钾肥及枯草芽孢杆菌孢子粉复合,采用掺混法、吸附法、混合造粒法3种工艺,设置10%、20%和30%三种稻壳炭添加水平,小试制备了9个炭基微生物肥料样品,并对其进行电镜扫描及元素含量、pH值、总养分、有效活菌数、缓释效果等的测定与分析。结果表明,采用混合造粒法制备的炭基微生物肥料负载氮磷钾肥和微生物孢子粉最多,其次是吸附法,掺混法最少。9个炭基微生物肥料样品中各元素含量比较丰富,工艺相同时,随着稻壳炭添加量的增加,C、N含量增加而H含量减少。9个炭基微生物肥料的pH值均呈酸性或接近中性,总养分含量均达到了复合肥国家标准的要求。枯草芽孢杆菌孢子粉与稻壳炭及氮磷钾肥复合60 d后,有效活菌数为3.4×10⁵~7.0×10⁵ g^-1,同种工艺制备的炭基微生物肥料的有效活菌数随稻壳炭添加量的增加而增加。炭基微生物肥料的7 d氮素累积水溶出实验表明,9个肥料样品均有一定的缓释功能,同种工艺制备的炭基微生物肥料的氮素累积释放率随稻壳炭添加量的增加而降低。稻壳炭添加量相同时,缓释效果混合造粒法>吸附法>掺混法。综上,添加30%的稻壳炭、采用混合造粒工艺制备的炭基微生物肥料具有最优的性质,可进一步验证其效果并推广应用。     

生物炭对土壤养分及水分的影响

生物炭是在完全或部分缺氧条件下经生物质热解产生的一种难溶的固态物质,是含碳量高,结构稳定,孔隙大,吸附能力强,呈碱性的多用途材料.生物炭单独作为添加剂应用于土壤可以改善土壤理化性质,增加土壤持水能力,保持土壤养分,提高农作物的产量.与肥料混施,具有缓释功效,能延缓肥料在土壤中释放,降低养分的流失,提高肥料利用率.本文主要从生物炭特性以及生物炭对土壤理化性质、土壤持水能力、土壤养分等方面的影响展开综述,指出了目前研究中需要加强的方面,为生物炭在农业领域的应用推广提供了一些想法.     

生物炭基有机肥在广西烟草领域的应用前景

自上世纪70年代以来,烤烟种植长期使用大量化肥、农药、土壤复种率升高,造成土壤养分以及微生态平衡遭到破坏、土壤有机质含量不断减少、农业生态环境污染、烟叶品质不断下降；同时我国烟叶出口也一直受到重金属含量、农药残留超标的困扰,严重制约了我国烟草行业的可持续发展。近年来生物炭在农业领域的研究和应用得到了广泛的关注和认可,生物炭基有机肥具有含碳量高、改良土壤、缓释增肥、减少面源污染、促进农林废弃物循环等优点^［3-5］,极适合于烟草等多年生植物的土壤改良。本文主要讨论了适合广西烟草本土的生物炭有机肥的应用前景。