生物炭对四环素污染土壤微生物群落结构的影响及环境因子关联的剂量效应分析

为研究不同剂量生物炭对四环素污染的土壤的原位修复效果,本研究以甘蔗渣为原材料制备生物炭,并通过不同剂量的添加（1%、2%、3%,分别记作BC-1、BC-2、BC-3）明确了修复过程中四环素去除效率、土壤理化性质、酶活性和降解微生物的变化情况。结果表明：生物炭施入显著加速了土壤中四环素的降解,其中 BC-2 处理（79.50%）显著高于 BC-3（62.50%）和 BC-1（50.30%）处理。同时生物炭处理显著提高了土壤 pH及有机质和腐殖质含量,在培养结束后,各处理的 pH较 CK（四环素污染土壤）分别提升了 0.46、0.54、0.80,有机质分别提升了 1.37、2.82、5.12 g·kg^-1,腐殖质分别提升了 4.48、6.55、5.21 g·kg^-1。生物炭处理显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,其中BC-2处理提升效果最好,较CK分别提升40.00%、183.30%、65.30%和 157.10%。在生物炭处理中,具有降解作用的潜在降解菌 Achromobacter（无色杆菌属）、Sphingomonas（鞘脂单胞菌属）、Stenotrophomonas（寡养单胞菌属）、Trichosporon（毛孢子菌属）、Shewanella（希瓦氏菌属）、Pseudomonas （假单胞菌属）和Klebsiella（克雷伯菌属）的丰度显著提升,其中BC-2处理对潜在降解菌丰度的促进效果最好。研究表明,生物炭可以通过改善土壤理化性质、提高酶活性、改变土壤微生物群落结构、促进潜在降解菌的相对丰度来加速土壤中四环素的去除。作为一种成本低、修复效果好的富碳材料,生物炭在四环素污染场地原位修复中具有巨大的应用潜力。     

玉米秸秆生物炭固定化Acinetobacter lwoffii DNS32性能研究

用玉米秸秆制备生物炭,并以其作为固定化菌剂的廉价载体,与阿特拉津降解菌Acinetobacter lwoffii DNS32制备成具有吸附-降解性能的新型菌剂,用以降解水溶液中阿特拉津。结果表明:固定化菌剂可在40 h内将100 mg·L~(-1)的阿特拉津降解94%,降解率比游离菌高24%;固定化菌剂在pH=5和pH=10时,降解率分别为42%和35%,说明其具有更好的pH适应性;温度为10℃时,固定化菌剂的降解率比游离菌高14%,说明其具有更好的耐寒性。为期30 d的模拟修复阿特拉津污染的实验表明:生物炭固定化菌剂在30 d后仍然具有活性,该固定化菌剂具有高效且持久的阿特拉津污染修复效果。     

生物炭及炭基肥对土壤微生物群落结构的影响

【目的】微生物在土壤养分循环中起到转换者的作用。论文以传统有机肥(玉米秸秆和猪厩肥)为对照,探究施用生物炭和炭基肥等新型有机物料培肥改土对土壤微生物群落结构的影响,以期为不同有机物料合理施用提供理论参考。【方法】依托沈阳农业大学棕壤改土定位试验平台(始于2009年),利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究长期不同有机无机配施条件下土壤理化性质和微生物群落结构特征及二者的相关关系。试验处理包括:秸秆配施化肥还田(CS)、猪厩肥配施化肥(PMC)、炭基肥(BF)以及生物炭配施化肥(BIO)。【结果】PMC和BF处理的pH显著高于BIO处理;PMC处理的全氮含量显著高于BF和CS处理,BIO与PMC处理没有显著差异;PMC处理的有机质含量显著高于BF和BIO处理;PMC处理的土壤含水量最高;不同处理间土壤全钾含量没有显著差异。PMC处理的土壤微生物总PLFAs含量最高,其他处理间没有差异;PMC处理的细菌PLFAs含量最高,BF处理的细菌PLFAs含量显著低于BIO和CS处理;PMC处理的真菌、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs含量显著高于BIO处理,BF与PMC处理差异不显著;PMC处理的放线菌含量显著高于CS处理,BF和BIO处理居于中间无显著差异。BF处理的Shannon-Winner多样性指数和真菌/细菌比值显著高于BIO处理,BF和PMC处理的革兰氏阳性/阴性细菌比值显著低于BIO处理。冗余分析(RDA)结果显示,土壤pH、全氮和有机质对土壤微生物各PLFA有极显著影响(P0.01),含水量和全钾有显著影响(P0.05)。【结论】生物炭和炭基肥长期施用明显改善了土壤理化性质;相较猪厩肥,施用生物炭不利于真菌和革兰氏阴性细菌的积累,而且施用生物炭和炭基肥对土壤微生物群落的影响不同,施用生物炭有利于细菌群落的繁殖,施用炭基肥有利于土壤真菌/细菌比和土壤微生物群落结构多样性的提高;土壤pH、全氮、有机质、含水量和全钾依次是影响土壤微生物群落的重要因子。     

玉米秸秆生物炭对天人菊土壤理化性质及根际土壤真菌群落结构的影响

【目的】明确玉米秸秆生物炭对天人菊土壤养分含量、酶活性和根际真菌群落等环境因子变化规律的影响及其作用机制,为提高玉米秸秆的资源化利用提供理论依据。【方法】在盆栽天人菊土壤中分别施入20、40、60和80 g/kg的玉米秸秆生物炭,以不添加玉米秸秆生物炭处理为对照（CK）,于盛花期测定各处理天人菊根际土壤的速效养分（速效磷、速效钾、碱解氮和有机质）含量及过氧化氢酶（CAT）和脲酶活性,采用高通量测序技术测定根际土壤真菌群落多样性,并分析玉米秸秆生物炭作用下天人菊根际土壤理化性质与土壤真菌群落结构间的相关性。【结果】与CK相比,土壤中施入20～60 g/kg玉米秸秆生物炭可显著提高天人菊根际土壤速效磷含量（P<0.05,下同）,极显著提高速效钾、碱解氮和有机质含量（P<0.01,下同）;在土壤酶活性方面,土壤中施入20～80 g/kg玉米秸秆生物炭对CAT活性无显著影响（P>0.05,下同）,施入40 g/kg玉米秸秆生物炭极显著提高脲酶活性,但施入量达80 g/kg时极显著降低脲酶活性。即玉米秸秆生物炭能有效改变天人菊根际土壤理化性质,且以施入40 g/kg的效果最佳。施入玉米秸秆生物炭能调控天人菊根际土壤的真菌群落结构,也是以施入40 g/kg的真菌物种相对丰度较高,生物炭作用效果最明显。在门分类水平上,各玉米秸秆生物炭处理天人菊根际土壤真菌群落结构中以子囊菌门（Ascomycota）为绝对优势菌门,其次是担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）;在科分类水平上,优势菌科为子囊菌门的6个科［毛壳菌科（Chaetomiaceae）、小囊菌科（Microascaceae）、丛赤壳科（Nectriaceae）、毛球壳科（Lasiosphaeriaceae）、子囊菌科（Ascomycoceae）和毛孢壳科（Coniochaetaceae）］及接合菌门的被孢霉科（Mortierellaceae）,且毛壳菌科、小囊菌科、从赤壳科、子囊菌科、被孢霉科及毛孢壳科等6个根际土壤优势菌科均表现为各玉米秸秆生物炭处理的相对丰度明显高于CK。天人菊根际土壤理化特性指标与子囊菌门和接合菌门及子囊菌科、被孢霉科和毛孢壳科的相对丰度密切相关。【结论】玉米秸秆生物炭可活化天人菊根际土壤理化性质及酶活性,改变土壤真菌群落结构,进而提高土壤肥力,其中以施入40 g/kg玉米秸秆生物炭的作用效果最佳,可在生产上推广应用。     

不同秸秆生物炭对贵州黄壤细菌群落的影响

【目的】表征不同生物炭处理的黄壤细菌群落结构特征和组成差异,探讨引起黄壤细菌群落变化的主控环境因子,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化得到的生物炭为添加材料,以贵州省地带性黄壤为供试土壤,通过室内培育试验,采用高通量测序(Illumina HiSeq)技术,研究不同生物炭处理的黄壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与环境因子进行相关性分析和因子分析。试验共设4个处理:对照(CK)、添加玉米秸秆生物炭(BC1)、水稻秸秆生物炭(BC2)和油菜秸秆生物炭(BC3)。【结果】细菌16S rRNA基因拷贝数与土壤全氮、pH和全碳呈极显著或显著正相关关系(r分别为0.78**、0.62*和0.66*)。施用生物炭增加了细菌门和纲水平上的优势菌群的丰富度和多样性,且与pH和C/N具有较强的正相关性。Actinobacteria(放线菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)和Chloroflexi(绿弯菌门)为黄壤的3大优势菌门,占所有菌门的68.5%。因子分析显示,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和阳离子交换量(CEC)总共解释了80.8%的群落变化,成为黄壤细菌群落结构变化的主控环境因子,贡献率依次为:土壤C/NpH有效磷全氮CEC。【结论】生物炭改变了细菌的群落构成和化学性质,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和CEC对细菌群落结构变化贡献较大,其中全氮和pH是提高土壤细菌群落多样性和丰富度的主控环境因子。     

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。     

产脲节杆菌DnL1-1与小麦联合对阿特拉津降解的影响

【目的】研究产脲节杆菌DnL1-1与小麦联合对阿特拉津污染土壤联合降解修复的作用效果.【方法】利用盆栽试验考察了不同浓度阿特拉津处理下小麦对产脲节杆菌DnL1-1种群密度以及对阿特拉津降解的影响.【结果】随着阿特拉津浓度的逐渐降低,小麦根际及非根际土壤中DnL1-1定殖浓度也逐渐降低;接菌浓度越低,定殖效果越差,相应对阿特拉津的降解效果也越差;不同体积分数阿特拉津处理(5 833.3、466.7、116.7μg/kg)下,DnL1-1与小麦协同对阿特拉津的平均降解率依次为98.4%、92.0%和84.5%,显著高于DnL1-1单独作用;阿特拉津体积分数为116.7μg/kg时,小麦与DnL1-1有效减少了其降解产物DEA、DAA、HA和DIA的残留积累,(DEA、DAA、HA和DIA减少了61.6%、52.2%、9.7%和24.4%.【结论】产脲节杆菌DnL1-1与小麦拌种可有效地减少低浓度阿特拉津及其脱烷基降解产物的积累,对于低浓度阿特拉津污染土壤的原位修复具有一定的应用效果.     

降解菌Pseudomonas sp.对阿特拉津的降解条件优化

为微生物降解菌在农药污染土壤修复工程中应用提供参考,以从长期受阿特拉津污染的农田土壤中筛选出的一株降解菌Pseudomonas sp.为研究对象,采用单因素试验研究其在不同培养条件下对阿特拉津的降解效果,并采用正交试验进一步优化该菌的降解条件。结果表明:碳源对降解效果的影响不大;培养时间48h,底物浓度100mg/L,温度25~35℃,pH 5.0~8.0,盐度0.1%~1%时,该菌对阿特拉津的降解效果较好,降解率大于90%;该菌对阿特拉津降解的最佳组合条件为温度30℃,pH 7.0,盐度0.5%;且3因素对降解效果的影响依次为温度pH盐度。     

不同有机质含量农田土壤微生物生态特征

 【目的】土壤微生物在陆地生态系统中对土壤健康有重要的生物指示功能。比较东北不同有机质含量农田黑土间土壤微生物的生态特征,为维持或提高东北农田黑土的生态功能提供理论依据。【方法】于中国科学院海伦农业生态实验站,利用Biolog法与常规分析方法相结合测定空间移位（嫩江、北安、海伦、德惠、梨树）5年后5种不同有机质含量农田黑土在相同的气候条件下微生物生物量、微生物活性、群落结构及其代谢特性。【结果】土壤微生物量碳、基础呼吸、细菌数量随有机质含量的增加而增加,而真菌数量则随土壤有机质含量的增加而降低;且有机质含量最高的北安土壤与其它土壤之间的差异达到显著水平。平均色度变化表明,有机质含量最高的北安土壤中的微生物群落代谢能力高于有机质含量最低的梨树土壤;主成分分析表明,不同有机质含量农田黑土微生物群落对碳源的利用不同,有机质含量较高的北安和嫩江黑土中的土壤微生物对a-丁酮酸、腐胺、D,L-a-甘油的利用能力较高。土壤有机质含量最高的北安农田黑土微生物群落的丰度、多样性和均匀性指数最高。【结论】在外界环境一致的条件下,农田黑土有机质含量不同可影响土壤微生物群落的代谢功能及其代谢能力。     

不同秸秆生物炭对水稻生长及土壤养分的影响

[目的]探讨桑枝秆、木薯秆和甘蔗渣生物炭对水稻产量及稻田土壤养分的影响,为充分利用广西桑蚕、木薯和糖料蔗产业秸秆废弃物资源实现水稻增产增收提供理论依据.[方法]采用盆栽试验,以不添加生物炭为对照,设添加桑枝秆生物炭1.5%、3.0%和4.5%;添加木薯秆生物炭1.5%、3.0%和4.5%;添加甘蔗渣生物炭1.5%、3.0%和4.5%共9个秸秆生物炭处理,于水稻主要生育期内调查水稻生长状况,收获后进行考种测产,并分析土壤pH及养分含量的变化情况.[结果]与对照相比,施用桑枝秆和甘蔗渣生物炭提高了分蘖中期和齐穗期的水稻株高,也显著提高了成熟期水稻的有效穗数和成穗率(P<0.05,下同).施用生物炭可增加水稻穗长、穗粒数和结实率(木薯秆生物炭3.0%和4.5%处理除外),对千粒重无显著影响(P>0.05).除木薯秆生物炭4.5%和甘蔗渣生物炭1.5%处理外,其他生物炭处理均可显著提高水稻产量,且桑枝秆、木薯秆和甘蔗渣3种生物炭均在添加量为3.0%时增产幅度最大,分别比对照增产38.05%、28.24%和32.73%,以桑枝秆生物炭3.0%处理的增产效果最佳.施用生物炭整体上可提高土壤的全氮、有效磷和速效钾含量,降低全磷、全钾和碱解氮含量.各生物炭处理的土壤pH(甘蔗渣生物炭1.5%和3.0%处理除外)和有机质含量显著提高,以甘蔗渣生物炭对土壤有机质的提升效果最佳,桑枝秆生物炭对土壤pH的提高幅度最大.[结论]施用3种生物炭均有效提高了稻田土壤肥力及水稻产量,其中木薯秆生物炭对土壤全氮、有效磷和速效钾含量的提升作用较佳,桑枝秆生物炭对水稻产量的提升效果较优.     

不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土pH、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳（MBC）的影响,及其对磷脂脂肪酸（PLFA）表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理：对照（CK）、添加水稻秸秆炭300℃（RB300）、400℃（RB400）、500℃（RB500）和添加玉米秸秆炭300℃（CB300）、400℃（CB400）、500℃（CB500）。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤pH值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭（300℃）的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%（P＜0.05）。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌（G-）、革兰氏阳性细菌（G+）、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃＜400℃＜500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。     

生物炭对旱坡地宿根甘蔗土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

【目的】分析旱坡地宿根甘蔗生长、土壤养分和微生物群落对生物炭的响应,揭示生物炭改良宿根甘蔗土壤的微生态机制,为缓解甘蔗连作障碍、宿根蔗病害及生物炭在甘蔗栽培中的应用提供科学依据。【方法】以旱坡地宿根甘蔗（种植第4年,1年新植3年宿根）为试验材料,设2个处理:不施用生物炭对照（CK）和施用生物炭处理（3 t/ha）,分析生物炭对宿根甘蔗土壤养分、酶活性、微生物多样性和甘蔗生长的影响。【结果】与CK相比,施用生物炭可显著增加土壤碱解氮、速效钾和有机质含量（P<0.05,下同）,显著提高蔗糖酶和酸性磷酸酶活性。施用生物炭还可改变土壤细菌和真菌分类单元（OTUs）总数,对土壤中各优势细菌门、细菌属相对丰度影响不大,但降低了真菌子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）及淀粉藻（Amyloflagellula）和镰刀菌属（Fusarium）相对丰度,增加了接合菌门（Zygomycota）及毛壳菌属（Chaetomium）和被孢霉属（Mortierella）的相对丰度。在甘蔗生长方面,施用生物炭可显著降低甘蔗梢腐病发病率,使甘蔗产量显著提高5.2%。【结论】施用生物炭可改良甘蔗土壤,改变土壤微生物群落结构,增强宿根甘蔗抗梢腐病能力,提高旱坡地宿根甘蔗第4年产量。     

生物炭和有机肥处理对平邑甜茶根系和土壤微生物群落功能多样性的影响

【目的】研究生物炭和生物有机肥处理对平邑甜茶根系及微生物功能多样性等指标的影响,为果园可持续发展提供参考依据。【方法】采用盆栽试验,添加生物炭和生物有机肥处理,分析不同生物炭和生物有机肥处理对植株根系、土壤微生物群落功能多样性的影响。【结果】施用生物有机肥和生物炭均可增加细吸收根量、细吸收根面积、土壤和根际可培养微生物量,提高土壤FDA酶活性和土壤微生物多样性,二者联合施用效果最佳。生物炭处理对细吸收根面积的改善效果优于生物有机肥处理,对土壤微生物多样性的改善效果则不如生物有机肥处理;10%生物肥+6%生物炭、10%生物肥+3%生物炭处理细吸收根面积分别是CK的6.6和10倍,10%生物肥处理是CK的2.5 倍,6%和3%生物炭处理是CK的3.3和3.1倍,生物炭和生物有机肥处理土壤细菌数量为CK土壤的3.32—10.23倍,放线菌数量为CK土壤的1.2—1.97倍,真菌数量为CK土壤的3.24—5.26倍,根际放线菌数量在生物有机肥处理后最高,根际真菌数量则在3%生物炭处理后最高。【结论】增加土壤炭可以增加植株根系、土壤微生物多样性,有利于土壤肥力的保持和农业的可持续发展。     

短期生物炭添加对不同类型土壤细菌和氨氧化微生物的影响

【目的】氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的关键环节。本试验旨在研究在我国不同类型土壤中添加花生壳生物炭对细菌和氨氧化作用的影响,为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】试验以黄棕壤、潮土、黑土为供试土壤,通过短期培养试验,利用16SrRNA测序研究生物炭对不同类型土壤氨氧化微生物、细菌群落结构以及相关酶基因表达量的影响。每种土壤设置4个处理：CK（不施用化肥和生物炭）,F（单施化肥）,C（单施2%花生壳生物炭）,FC（施用化肥+2%花生壳生物炭）。【结果】施用生物炭后（C、FC）酸性土壤pH显著提高了0.5—1.0个单位,但碱性土壤pH显著降低了0.5—0.6个单位;单施生物炭（C）造成黄棕壤的微生物丰富度和多样性显著提高,潮土在单施生物炭（C）时仅显著提高了土壤的微生物多样性指数,在黑土中施用生物炭和化肥都未显著改变土壤微生物的丰富度和多样性;在3种土壤中氨氧化细菌的丰度皆高于氨氧化古菌,测得的氨氧化细菌的OTU丰度约为氨氧化古菌的8.1倍;生物炭和化肥并未显著改变奇古菌门中的OTU丰度,却对β和γ变形菌中的OTU丰度产生了显著性影响;3种土壤的氨氧化细菌都以β变形菌为主,约占60%;另外,生物炭的施用（C、FC）在PC1（40.4%）上显著改变了黄棕壤的微生物群落结构,在PC1（42.3%）和PC2（21.3%）上都显著改变了潮土的微生物群落结构;施用生物炭后（C、FC）,短期内潮土中氨合成相关酶基因表达量显著降低14.7%—39.9%,氨氧化古菌丰度在单一施炭（C）和化肥与生物炭同施（FC）时分别降低了70.5%和48.7%。【结论】施用生物炭后,短期内显著改变了黄棕壤和潮土的微生物群落结构,并明显抑制了潮土的氨氧化作用。     

新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥（BC+CK）和常规NPK施肥（CK）两种,生物炭施用量22.5 t·hm^-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥（BC1+CK）、高量生物炭+常规NPK施肥（BC2+CK）和常规NPK施肥（CK）3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm^-2,高量生物炭施用量45 t·hm^-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。     

生物炭不同添加量对旱作覆膜农田土壤团聚体特性及有机碳含量的影响

【目的】研究西北旱作区长期地膜覆盖农田添加不同量生物炭对土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响,为旱作覆膜农田地力提升、作物的可持续生产提供科学依据。【方法】在连续多年双垄沟覆膜农田基础上,采用裂区设计,主区为全膜双垄沟覆盖种植和传统平作不覆膜种植2个处理,副区为生物炭添加水平,分别为不添加(N)、低量添加(L):3 t·hm^-2、中量添加(M):6 t·hm^-2和高量添加(H):9 t·hm^-2。测定生物炭不同添加量对覆膜农田不同粒级土壤团聚体含量、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量及玉米产量的影响。【结果】生物炭连续添加两年后,各覆膜处理能显著提高0—60 cm土层土壤大粒级(>0.25 mm)团聚体的机械稳定性(6.1%—8.7%)及水稳性团聚体的百分含量(15.9%—83.6%),玉米产量可显著(P<0.05)提高35.0%—41.8%。在覆膜条件下,添加生物炭能显著提高土壤大粒级团聚体百分含量及其稳定性,干筛>0.25 mm粒级团聚体含量(MR_0.25)和湿筛>0.25 m...     

马铃薯生物炭对土壤中Cd的钝化效果

【目的】 研究马铃薯生物炭对土壤中镉的钝化效果。【方法】 以马铃薯秸秆为原料,研究不同温度制备的3种生物炭(B300、B400、B600)对水中Cd²⁺的吸附效果;采用室内培养实验,研究不同添加量(0.5%、1.5%、3.0%)生物炭(B400℃)对2种宁南山区典型土壤(黑垆土和山地草甸土)的pH、有机碳及DTPA-Cd含量的影响;采用盆栽试验,分析生物炭对土壤中Cd的钝化效果。【结果】 3种生物炭对Cd²⁺吸附能力的大小顺序为:B400>B300>B600;生物炭显著降低2种土壤中DTPA-Cd含量,其中3.0%添加量效果最好,黑垆土DTPA-Cd含量降低幅度大于山地草甸土;2种土壤的pH值和有机碳含量均与各自DTPA-Cd含量变化呈现显著的负相关;3.0%添加量的马铃薯生物炭能促进玉米的生长,降低玉米对Cd的吸收,有效抑制Cd由土壤到玉米体内的转移。【结论】 马铃薯秸秆生物炭对2种土壤中Cd的钝化效应明显。     

施用生物质炭后稻田土壤性质、水稻产量和 痕量温室气体排放的变化

【目的】研究生物质炭对连续两年稻田土壤性质、水稻产量和痕量温室气体排放的影响,为合理施用生物质炭而促进水稻生产可持续的低碳发展提供科学依据。【方法】选择成都平原稻田,2010年布设了施氮与否（0与240 kg N•hm-2）下生物质炭土壤施用（0、20、40 t•hm-2）试验,连续两年观测土壤性质、水稻产量、土壤CH4和N2O排放的变化。【结果】施氮肥条件下,生物质炭连续两年对主要土壤肥力性质表现出改善效应,提高了土壤有机碳、全氮含量和pH,同时降低土壤容重,但对水稻产量影响不显著。生物质炭对CH4排放的影响依氮肥施用而异。不施氮肥下,施用生物质炭提高当季土壤CH4排放（20 t•hm-2用量时）,但次年无影响。施用氮肥下,不同用量生物质炭对土壤CH4排放无显著影响,仅40 t•hm-2用量时次年CH4排放有所增加;生物质炭对不施氮肥土壤当季N2O排放无显著影响,并降低次年的排放。然而,施氮肥下,生物质炭连续两年显著降低了土壤N2O的排放,其降幅高达66%。施氮肥条件下,连续两年生物质炭处理降低稻田痕量温室气体的综合温室效应及其水稻生产的碳强度,特别是40 t•hm-2的高用量下。【结论】在连续两年内,稻田采用生物质炭配施氮肥的管理措施对改善土壤性质和稳定水稻产量具有持续效应,高用量生物质炭(40 t•hm-2)显著降低稻田CH4和N2O痕量温室气体排放的综合温室效应和水稻生产的碳强度,且在连续两年内具有稳定的持续性。因此,在当前稻田管理措施下,生物质炭施用量为40 t•hm-2可实现稻田稳产和固碳减排的目标。