不同培养条件下生物炭对磷吸附解吸能力的影响

将350℃和600℃2种不同裂解温度下的芦苇秸秆生物炭作洗涤和未洗涤处理后,与巢湖十五里河河口湿地土壤进行网隔培养,培养的水分处理分为:淹水、干湿交替和75%田间持水量,共得到12个样品。对培养后生物炭进行磷素吸附-解吸实验,采用Langmuir和Freundlich吸附模型分析处理3种水分培养后的生物质炭对磷的吸附-解吸差异。结果表明:吸附量均随磷平衡浓度的增加而增大,且淹水的吸附量远远大于75%田间持水量。Langmuir和Freundich方程均能很好地描述12种不同处理的生物质炭对磷的等温吸附过程。淹水的各个拟合参数均高于干湿交替和75%田间持水量。解吸量均随添加磷浓度的增大而增大,解吸率随添加磷浓度的增加而减少。淹水的解吸量和解吸率均高于干湿交替和75%田间持水量。     

添加生物炭对土壤磷素有效性影响研究进展

磷固定是土壤磷素生物有效性降低重要因素.生物炭因其独特理化性质,对提高土壤磷素可利用性、降低土壤磷素固定、减少磷肥施用、促进农业可持续发展以及生态环境保护具有重要作用.生物炭作为长效缓释磷资源,可降低土壤对磷吸附,增加微生物数量和酶活性,减少磷淋溶.文章综述在添加生物炭后土壤的pH、微生物、吸附和截留磷作用特征,讨论生物炭对土壤磷素的影响机理,对进一步认识生物炭影响土壤磷素有效途径具有重要意义.     

不同原料生物炭对磷的吸附-解吸能力及其对土壤磷吸附解析的影响

土壤作为磷的临时养分库,其对磷的吸附解吸能力既制约磷肥的有效性又影响土壤磷的流失,为合理利用农业废弃物,增强农田土壤对磷的固储力,减轻农田土壤磷素流失的环境风险,我们对水葫芦、竹子、秸秆、核桃壳、松针(农业废弃物)炭化后对KH2PO4吸附-解吸模拟性研究,从中选取综合固磷能力较强的生物炭(秸秆)与土壤按0%(对照)、0.1%、0.2%、0.5%不同比例(质量比)添加,了解生物炭添加对土壤磷吸附-解吸能力的影响。结果表明:5种生物炭对磷的等温吸附(Langmuir方程拟合)的最大吸附量高低顺次为:水葫芦(2 906.98 mg·kg-1)秸秆(2 702.70mg·kg-1)竹子(2 469.14mg·kg-1)松针(2 217.29mg·kg-1)核桃壳(2 336.45mg·kg-1),5种生物炭对吸附磷的解吸力,随着解吸次数增加吸附磷的解吸力增加,尤其前4次,磷的解吸很迅速,达0.52~1.90mg·L-1;秸秆生物炭添加能增强土壤对磷的吸附,不同比例的增强效果为:0.5%0.2%0.1%0,但是,秸秆生物炭添加对土壤磷的解吸能力没有显著影响。5种生物炭中水葫芦生物炭对磷吸附能力最强,其次是秸秆生物炭,但是由于水葫芦生物炭生产率很低(仅约为0.79%),秸秆生物炭不仅生产率高(约为2.79%)有较强的吸附能力,按0.5%添加到土壤中能较好地提高土壤对磷的吸附性能。     

茶渣生物炭对茶园酸性土壤氮吸附—解吸特征及土壤酸性改良的影响

为了探究添加茶渣生物炭对酸性茶园土壤氮吸附—解吸特性的影响,通过开展室内茶园土壤培养试验及等温吸附和解吸试验,分析不同热解温度（400 ℃、500 ℃、600 ℃）及不同添加配比（0.25%,0.5%,1.0%和2.0%）茶渣生物炭对酸性茶园土壤的理化性质及氮素吸附解吸特性的改良效果。结果表明,随着茶渣生物炭添加量增加,土壤pH、总有机碳、盐基饱和度、阳离子交换量、交换性钙和交换性镁含量显著增加;随着茶渣生物炭热解温度升高,土壤pH、总有机碳含量和盐基离子含量逐渐增加。茶渣生物炭对土壤铵态氮有明显的吸附作用,通过Langmuir方程可以对其吸附等温线进行较好的拟合（R2=0.968~0.987）;随着吸附溶液中铵态氮浓度的增加,土壤对铵态氮的吸附量增加,吸附常数下降;土壤铵态氮的吸附分配系数（Kd）随着茶渣生物炭添加量增加逐渐升高,随着生物炭热解温度升高逐渐降低。土壤对铵态氮的解吸量在不同生物炭添加量处理中变化趋势为0.25%>1%>0.5%>2%;随着生物炭热解温度升高,土壤对铵态氮解吸量均升高;土壤对铵态氮吸附能力与土壤pH、总有机碳、交换性钾、交换性钙、盐基饱和度呈显著正相关（P<0.05）,解吸能力则相反。研究表明,实际应用中应根据土壤改良的目的,优选茶渣生物炭添加配比及制备温度以达到最佳效果,对土壤保肥及提高土壤养分的利用率具有重要意义。     

不同温度制备的园林废弃物生物炭对氮磷吸附解吸的研究

以300、400、500、700℃下制备的园林废弃物树叶和树枝生物炭为吸附剂,对不同氮、磷浓度的废水进行了吸附和解吸试验。结果表明:生物炭对废水中磷的吸附能力基本上随着制备温度的升高而增大;在500℃以上制备的树叶生物炭对磷的吸附效果高于树枝生物炭,而在500℃以下时则反之;随着铵态氮浓度的升高,在300℃下制备的生物炭对铵态氮的吸附能力更为突出;树叶生物炭对铵态氮的吸附效果基本上高于树枝生物炭;从整体上看,树叶生物炭对氮、磷的解吸率均低于树枝生物炭,且在较高温度(500℃以上)下制备的生物炭对磷的解吸率较低;除在400℃下制备的树枝生物炭外,树枝生物炭对铵态氮的解吸率在20%～40%,树叶生物炭的解吸率在25%以下;除在500℃以上制备的树叶生物炭外,其他生物炭对磷的吸附能力均在磷浓度为50 mg/L时最强,而对铵态氮的吸附能力随着氮浓度的升高而逐渐增强;除在较高温度下制备的树叶生物炭外,其他几种生物炭对铵态氮的吸附效果均高于对磷的吸附效果。     

不同温度制备的园林废弃物生物炭对氮磷吸附解吸的研究

以300、400、500、700℃下制备的园林废弃物树叶和树枝生物炭为吸附剂,对不同氮、磷浓度的废水进行了吸附和解吸试验.结果表明:生物炭对废水中磷的吸附能力基本上随着制备温度的升高而增大;在500℃以上制备的树叶生物炭对磷的吸附效果高于树枝生物炭,而在500℃以下时则反之;随着铵态氮浓度的升高,在300℃下制备的生物炭对铵态氮的吸附能力更为突出;树叶生物炭对铵态氮的吸附效果基本上高于树枝生物炭;从整体上看,树叶生物炭对氮、磷的解吸率均低于树枝生物炭,且在较高温度(500℃以上)下制备的生物炭对磷的解吸率较低;除在400℃下制备的树枝生物炭外,树枝生物炭对铵态氮的解吸率在20％～40％,树叶生物炭的解吸率在25％以下;除在500℃以上制备的树叶生物炭外,其他生物炭对磷的吸附能力均在磷浓度为50 mg/L时最强,而对铵态氮的吸附能力随着氮浓度的升高而逐渐增强;除在较高温度下制备的树叶生物炭外,其他几种生物炭对铵态氮的吸附效果均高于对磷的吸附效果.     

油茶饼粕生物炭和有机肥对红壤矿化的影响

以油茶饼粕为原料,分别在300℃和600℃条件下热解制备成生物炭,以及发酵成为有机肥,研究不同温度生物炭和有机肥元素含量和表面特征的差异。通过室内培养试验研究生物炭和有机肥对土壤呼吸以及有机碳组分的影响。结果表明:随着热解温度的升高,生物炭pH值和灰分含量升高,矿质元素含量增加,C、N、H含量和H/C比值降低,表面官能团减少。在添加有机肥条件下,施用生物炭处理的土壤CO2排放量普遍较高。300℃生物炭的土壤呼吸强于600℃生物炭,600℃生物炭的CO2累计排放量小于对照土壤。300℃生物炭对土壤中的SOC、MBC、DOC的贡献率要高于600℃生物炭。单独添加生物炭的土壤矿化强度比较低。通径分析结果表明:MBC和DOC对土壤CO2累计排放量的直接影响达到极显著水平。     

生物炭对土壤磷、钾养分影响研究进展

从施用生物炭对土壤磷、钾有效含量,形态转化及淋溶损失的影响等方面,分析总结了施用生物炭后对土壤磷、钾养分的影响。结果表明,生物炭施入土壤后会不同程度地提高土壤中有效磷、速效钾的含量,这和生物炭本身携带一定量的磷、钾养分有关;生物炭也会通过改善土壤理化性质和微生物生境等对土壤磷素有效态转化和固定态钾的释放产生一定的积极影响;此外,生物炭具有较大的比表面积和较强的吸附性,也能有效减少土壤中磷、钾的淋溶损失;生物炭类型、施用量、土壤类型和肥力状况等因素在一定程度上影响了生物炭对磷、钾的作用。建议今后综合考虑上述因素开展多点联网定位试验,以进一步明确生物炭对土壤磷、钾养分的影响和作用。     

柠条生物炭对土壤中敌草隆的吸附性能

以柠条为原料,分别在200、300、400 ℃和600 ℃进行炭化处理制备柠条生物炭,分析柠条粉末和生物炭的组分,用扫描电镜观察柠条生物炭的形貌,比表面积分析仪绘制柠条生物炭的吸附等温线,研究柠条生物炭的孔容、孔径以及比表面积等结构参数。使用土柱实验装置将柠条生物炭与土壤混合,通过淋溶试验检测柠条生物炭对土壤中的除草剂敌草隆的吸附效能。结果表明,柠条炭化的吸附等温线属于典型的I型吸附线,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的炭得率不断降低,在600 ℃进行炭化处理可以得到44.71%的柠条生物炭,其比表面积可达到187.56 m²·g^-1,平均孔径4.83 nm,微孔体积占总孔体积的52%。土壤中添加1%的柠条生物炭就可以对土壤中的敌草隆产生显著吸附效果,添加3%的柠条生物炭可以获得最佳的经济效益。     

玉米生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究

利用玉米秸秆为原料制作生物炭,并用氯化铁进行改性,考察了改性前后生物炭对硝态氮和磷的吸附等温和吸附动力学过程,将生物炭和改性炭制作3 cm厚的物理隔离层,施入土柱50 cm处,通过淋溶实验,研究生物炭改性前后对土壤无机氮磷淋失的影响。结果表明,炭化温度为500℃时,铁炭比为0.7的生物炭和改性炭对氮磷的吸附能力最强。吸附动力学和等温吸附曲线分析表明:生物炭改性后对硝态氮和磷的吸附增大,生物炭和改性生物炭对硝态氮的最大吸附量分别为0 mg·g-1和2.414 mg·g-1、对磷的最大吸附量分别为1.723 mg·g-1和16.062 mg·g-1。与对照相比,生物炭处理和改性炭处理硝态氮的淋失量分别降低11.2%和31.6%,磷的淋失量分别显著降低33.1%和82.9%,氨氮的淋失量分别显著降低44.3%和68.6%。淋溶试验后对土壤残留养分分析表明,隔离层的添加并不会对0～50 cm土层内NO-3-N、NH+4-N和PO3-4-P含量产生明显影响,同时改性生物炭能有效减少NH+4-N和PO3-4-P向更深土层中迁移,表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤无机氮磷的淋失风险。     

不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态及磷酸酶活性的影响

为探究土壤不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态转化及磷酸酶活性的影响,以期为土壤磷素管理和生物炭合理利用提供参考。通过设置土壤不同含水量(33%、66%、100%)与生物炭添加量(0、0.5%、2%)进行培养试验,测定土壤的有效磷、各磷素形态(Al-P、Ca-P、Fe-P、O-P)及土壤酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。结果表明:生物炭的施入显著提高了土壤有效磷含量;在培养前期,生物炭主要增加土壤中难溶态的Al-P含量,这主要是由生物炭带来的可溶性磷进入土壤中转化所导致;在培养后期,水分与生物炭都能够在一定程度上活化土壤中的Ca-P、Fe-P与O-P,释放更多磷素。生物炭本身呈碱性,添加到土壤中,有效中和了土壤酸度,使得土壤pH值上升2.82～3.13个单位,土壤酸性磷酸酶活性下降。此外,淹水条件能够降低土壤的酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。研究表明,生物炭的添加能够有效提高土壤pH值、有效磷含量,同时降低土壤酸性磷酸酶的活性。     

生物炭对土壤磷素循环影响机制研究进展

土壤全磷含量较高而有效磷含量不足,是限制全球农业可持续发展的重要因素。生物炭作为一种新型的土壤改良剂,成为近年来研究的热点,是由于生物炭具备特殊的性质,施入土壤后会对土壤中磷的化学行为产生重要影响。鉴于此,结合国内外已有的研究成果和最新的进展,从不同条件下制备生物炭的磷素特征及其对土壤磷素吸附解吸、土壤酸碱度、磷素形态转化、土壤磷酸酶及微生物等的影响机制几个方面综述了国内外对生物炭影响土壤磷素有效性的研究现状,提出了目前在生物炭对土壤磷素影响的研究中存在的一些问题以及今后研究的热点,以期为增加土壤磷素的有效性、提高农作物的生产力、减少土壤中磷素流失对环境的污染,以及为生物炭在土壤环境中的管理应用提供理论资料,对解决世界农业生产中所引起的资源、环境和经济问题具有一定意义。     

不同添加量生物炭对酸性土壤镁吸附解吸特性的影响

为研究不同生物炭对酸性土壤镁吸附-解吸特性的影响,采集南方典型酸性缺镁土壤,开展等温吸附、动力吸附、解吸等试验进行探究.结果表明:随着平衡液浓度的增加,土壤镁的吸附量与解吸量增加.施用生物炭后,随生物炭添加量的增加,土壤镁吸附量降低;外源镁浓度不同时,生物炭对土壤镁吸附的影响不同,当外源镁浓度在60～200 mg·L-1时,少量生物炭添加促进土壤镁的吸附;施用生物炭后吸附分配系数Kd降低,与CK对照处理相比,添加生物炭的T1-0.5％、T2-1％、T3-2％、T4-4％处理土壤对镁的吸附分配系数Kd平均值分别降低0.08、0.98、2.98、6.08 kg·L-1;对试验结果进行拟合,发现Langmuir和Freundlich方程均能较好的拟合不同生物炭添加量后土壤镁吸附热力过程,且各处理拟合方程回归系数R2均为0.99.采用的土壤对镁吸附速率较快,在10 min左右便基本达到平衡;对试验结果进行准一级动力方程、准二级动力方程以及颗粒内扩散方程拟合,发现3种动力方程的拟合效果均不理想.当平衡液浓度大于20 mg·L-1后,相较于对照处理,添加生物炭促进了土壤镁的解吸;随着生物炭施用量的增加,土壤镁解吸量减少,一定量的生物炭添加能够提高镁的解吸率,解吸率大小总体表现为:T4＞T1＞T2＞T3＞CK;T4处理镁的平均解吸率最高为14.70％,其次为T1处理11.02％,CK对照处理的平均解吸率最低为10.52％.施用生物炭后,土壤镁的吸附能力受到一定的抑制,解吸能力提高,镁释放量增加,镁的吸附能力与释放能力都随生物炭添加量的增加而下降.     

碱活化载镁橘皮生物炭除磷后对土壤的改良作用

改性生物炭作为一种新型环保材料常被用于污水吸附除磷,然而吸附除磷后的改性生物炭若不妥善处理可能会对环境造成二次污染。为促进吸附除磷后生物炭的资源化、无害化利用,本研究将吸附除磷后的载镁橘皮生物炭(KMg-BC/P)用于土壤改良及大豆栽培。结果表明:添加适量的KMg-BC/P能显著提高土壤的pH、有机质含量、阳离子交换量、有效磷含量、总磷含量、磷素的释放量以及持水能力;同时增加土壤中高效磷源和缓效磷源的含量,提高土壤碱性磷酸酶活性,促进无机磷和低活性有机磷向高活性有机磷转化;此外其还能促进土壤中细菌的生长繁殖,同时降低真菌的数量和多样性。用KMg-BC/P改良后的土壤种植大豆能促进大豆的生长,使大豆的发芽率、植株高度、根长、叶片数量、大豆植株鲜质量和茎粗均优于对照组。因此,KMg-BC/P具有作为土壤改良剂的潜力。     

生物质炭对农田土壤磷有效性的影响研究进展

从3个角度综述了生物质炭对土壤磷素调控的相关研究进展,包括生物质炭处理下土壤对磷素的吸附固定特性,生物质炭对土壤稳定态磷的活化机制,以及生物质炭对土壤磷素的长效调控机制及其影响因素。目前生物质炭对土壤磷有效性影响的调控机制认识不足,,需要系统性的研究生物质炭-土壤-作物之间的互作及其非生物与生物调控过程,同时综合考虑土壤性质和生物质炭原料等影响因素,为农业生产中的合理利用生物质炭保障农业可持续发展提供理论基础。     

生物炭与螯合剂配施条件下土壤无机磷的动态变化

为了提高土壤磷素使用的有效性,以辽宁碱性土壤为研究对象进行试验研究。采用室内培养,测定了在不同地力下,生物炭与3种螯合剂(草酸、柠檬酸、EDTA)在低中高三种浓度下对土壤磷素的活化规律。从各形态无机磷自身活化情况来看,土壤中Ca_2-P、Ca_8-P的含量有所提高。其中Al-P的活化率最高,低中高地力在3种浓度下的平均活化率为34.5%,35.1%和35.3%,Ca-P的活化率最低,但是其贡献率最高,含量占到土壤总无机磷含量的74.4%、73.5%和72.9%。土壤无机磷总活化量以及各形态无机磷组分含量随着螯合剂浓度的升高而增多。相同浓度下,草酸的活化能力最强,其次为EDTA。低浓度时,柠檬酸对Fe-P的活化能力最强,草酸对Al-P的活化能力最强。在中、高浓度时,草酸对各形态无机磷的活化能力都最强。试验证明生物炭与螯合剂配施,可以有效增加土壤磷素无效态向有效态的转化。     

水田土壤剖面磷素吸附-解吸特征

磷素在土壤剖面中的移动与地下水体环境关系密切,但目前对于磷素在土壤中垂直迁移的机理问题还不清楚,研究从土壤剖面对磷素吸附-解吸的角度对该问题进行了初步的探讨。以水田土壤剖面为研究对象,对剖面不同层次土壤对磷素的吸附-解吸特征进行研究,结果表明:供试土壤剖面不同层次土壤对磷素吸附均可以与简单的Langmuir方程相拟合,表现出相似的吸附机制;吸附态磷均有随深度增加解吸率上升的特点,这种情况可能有利于磷素在土壤剖面中垂直向下移动。     

两种生物炭对两种质地土壤中阿特拉津淋溶与迁移的影响

通过室内培养和模拟土柱淋溶实验,研究了在500℃热解温度下制备的甘蔗叶生物炭和蚕沙生物炭对阿特拉津在冲积土(砂土)和潮土(粘土)中淋溶与迁移的影响,两种生物炭的添加比例分别为0.2%和0.5%,污染土中AT的浓度为10 mg·kg-1。结果表明,添加生物炭显著增加了表层土壤的阳离子交换量和有机碳的含量,明显抑制了阿特拉津在土柱中的淋溶与迁移。在同一种土壤中,生物炭添加量相同时,甘蔗叶生物炭对土壤中阿特拉津的淋溶与迁移抑制效果较蚕沙炭明显,并且同一种生物炭添加量越高,抑制作用越明显。对比两种质地土壤中阿特拉津的淋出率发现,生物炭的加入对抑制粘土中阿特拉津的淋溶与迁移作用更明显。相关性分析结果表明,土柱表层土壤的阳离子交换量、有机碳含量与底层土壤阿特拉津含量、淋溶液阿特拉津累积量均呈显著负相关。可见,生物炭的添加可以明显固定土壤中的阿特拉津,减少其淋溶与迁移,有效修复阿特拉津污染的土壤,控制其对地下水的污染。     

生物有机肥对土壤中磷的吸附和解吸特性的影响

研究了生物有机肥对土壤中磷的吸附和解吸特性的影响。试验结果表明,经过Langmuir方程拟合生物有机肥对土壤中磷的等温吸附特性,两种作物条件下,最大缓冲容量(KXm值)各处理的变化趋势相同,依次为:PMS(W富磷城市生活垃圾肥)HF>WSM>CK。     

生物炭调节盐化水稻土磷素形态及释放风险研究

为探明生物炭施用对盐化水稻土磷素形态及释放风险的影响,以滨海草甸盐化水稻土为基础,结合室内分析,研究了不同用量生物炭还田方式(CK:0 t·hm~(-2);B1:20 t·hm~(-2);B2:40 t·hm~(-2))条件下土壤磷含量、组分特征及磷素释放风险。结果表明:生物炭能提高土壤全磷、有效磷、总有机磷和总无机磷含量,提高幅度分别为:11.40%～35.70%、28.96%～46.63%、11.30%～29.19%和10.54%～25.98%。生物炭提高了土壤NaHCO_3浸提态磷(Ca_2-P)、NH_4AC浸提态磷(Ca_8-P)和NH_4F浸提态磷(Al-P)含量,随着施炭量的增加而增大,且各处理间差异显著;当施炭量为20 t·hm~(-2)时,土壤NaOH-Na_2CO_3浸提态磷(Fe-P)和闭蓄态磷(O-P)含量显著高于其他处理;施用生物炭对H_2SO_4浸提态磷(Ca_(10)-P)无显著影响。生物炭显著提高了土壤活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量,但显著降低了土壤中等稳定性有机磷(MROP)含量,当施炭量为40 t·hm~(-2)时,土壤高等稳定性有机磷(HROP)含量最小,且显著低于其他处理。本试验中土壤的活性Al[Al(ox)]和活性Fe[Fe(ox)]均处于较高水平;施用生物炭显著提高了土壤磷吸持指数(PSI),增加了土壤固磷能力;土壤磷吸持饱和度(DPSS)为6.81%～8.34%,土壤磷释放风险指数(ERI)为54.55%～61.67%。综上所述,在本文试验条件下,施用生物炭可以改善盐化水稻土磷素状况,且不会增大土壤磷素释放的风险。