生物炭与土壤微生物相互作用研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质.目前关于生物炭农用效果的研究侧重于微生物生态方面,施加生物炭对土壤微生物的影响与生物炭性质及土壤环境条件有关.综述了生物炭与土壤微生物之间存在的直接和间接相互作用:一方面,微生物可直接矿化生物炭;另一方面,施加生物炭后土壤环境变化又间接影响微生物.     

生物炭裂解温度和施用水平对土壤导水率的影响

为定量研究生物炭对土壤导水率的影响机制,采用控制生物炭的裂解温度为200、400、500、600℃,生物炭的施用水平为2%、5%(质量比)的方法,利用HYPROP实时测定土炭混合物在蒸发过程中张力的变化,并开展了一系列的相关试验,研究分析生物炭对土壤非饱和导水率的影响机制,以及生物炭裂解温度和生物炭施用水平与土壤非饱和导水率之间的定量关系。结果表明:(1)在低生物炭(2%)施用水平下,生物炭的裂解温度越高对土壤的持水能力改良效果越好;(2)在高生物炭(5%)施用水平下,裂解温度为400℃时制备出的生物炭,对土壤持水能力的改良效果最好;(3)生物炭对土壤导水率的影响同时受到生物炭施用水平和生物炭裂解温度2个因素的共同作用。     

生物炭及炭肥对玉米苗期性状的影响

本文采用盆栽试验,研究施入化肥、生物炭、生物炭肥对玉米苗期性状的影响。研究表明:生物炭肥、生物炭、化肥对玉米出苗率、植株和根系鲜重、干重、根系活力均较对照有促进作用,且这种促进效应表现为生物炭肥化学肥料生物炭。     

不同生物炭施用量在玉米上的应用效果研究

为探索生物炭对玉米生长和产量的影响,开展了不同生物炭施用量对玉米生长和增产效果的研究。结果表明,施用生物炭对玉米的性状基本无影响,对玉米产量影响极显著,施用生物炭4 500～5 250 kg/hm~2能够使玉米增产10%～15%。     

生物炭修复重金属污染土壤的研究进展

生物炭稳定材料有巨大修复潜力,由于其稳定性强、修复效率高、绿色环保等特点成为当前土壤重金属修复的一大研究热点。参阅国内外关于生物炭修复土壤各类重金属污染的文章,从生物炭的结构和基本特性、生物炭吸附重金属的机理、生物炭吸附重金属的影响因素、生物炭对重金属生物有效性的影响这4个方面进行阐述,并对生物炭在土壤重金属污染中的修复潜力与未来的研究方向进行了相关的展望。     

生物炭及施肥对土壤环境和高粱产量及品质的影响

以高粱、玉米轮作5 a定位试验为平台,研究5 a连续单独施用生物炭及生物炭与化肥配施后,对土壤理化性质、酶活性、高粱产量及品质的影响。结果表明,经过5 a连续施用生物炭后,单施生物炭(B)处理与空白对照(CK)相比,生物炭与化肥配施(OPT+B)处理与单施化肥(OPT)处理相比,施用生物炭均能显著提高土壤有效磷、速效钾和有机质的含量,但对全氮、容重的影响不显著;施用生物炭能显著提高土壤蔗糖酶的活性,但对脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶没有显著性影响。与对照相比,单施生物炭能显著提高高粱产量和千粒质量;与单施化肥相比,生物炭与化肥配施能显著提高籽粒千粒质量,但对高粱产量没有显著影响。生物炭能显著降低高粱籽粒直链淀粉的含量,但对总淀粉含量没有影响;施肥能显著降低高粱籽粒单宁含量。总体来说,生物炭能有效改善土壤理化性质和提高作物产量,在低肥力土壤上施用生物炭效果更明显。     

老化秸秆生物炭对诺氟沙星吸附特性的研究

为研究老化秸秆生物炭的性质及对水中诺氟沙星的吸附特性,本研究将新鲜生物炭进行自然老化、冻融循环老化和高温老化,通过元素分析、扫描电镜和红外光谱分析老化前后生物炭的组成和结构特性变化,研究老化生物炭对诺氟沙星的吸附机理以及pH、离子类型和离子浓度对吸附效果的影响。结果表明：不同老化方式均使生物炭的C元素含量降低,O元素含量显著增加,极性增加,芳香性降低,其中高温老化影响最大。高温老化使生物炭表面的—OH和C=C明显减少,冻融循环老化使—OH数量增加,自然老化对生物炭表面官能团影响较小。老化使生物炭表面破损、孔道塌陷,生物炭上的吸附点位被阻塞,不利于对诺氟沙星的吸附。老化前后生物炭对诺氟沙星的吸附更符合准二级动力学模型,等温吸附拟合发现,Langmuir模型能更好地拟合诺氟沙星在生物炭上的吸附过程。自然老化、冻融循环老化和高温老化分别使生物炭的吸附量降低了5.50%、7.70%、14.80%;在背景液pH 3.0~11.0范围内,老化前后生物炭对诺氟沙星的吸附量随pH增大先升高再降低,当pH为7.0时,吸附量达到最大值。阳离子价态越高,离子浓度越大,老化后生物炭对诺氟沙星的吸附量越小。研究表明,老化对生物炭的理化性质和吸附抗生素的能力均有影响,因此在使用生物炭去除目标污染物时需要考虑环境因素的影响。     

生物炭对灰漠土和风沙土土壤微生物多样性及与氮素相关微生物功能的影响

【目的】研究生物炭对新疆灰漠土和风沙土土壤微生物多样性及与氮素转化相关功能菌和功能酶的影响。【方法】室内恒温箱进行70 d培养。【结果】(1)在灰漠土上,不施氮肥的对照与生物炭处理对细菌数量无显著影响(P>0.05);与单施氮肥的对照相比,生物炭配施氮肥显著增加了24.49%细菌数量(P<0.05);但无论施氮与否,生物炭对放线菌和真菌数量均呈降低趋势(P>0.05)。在风沙土上,无论施生物炭与否,对细菌数量无显著影响(P>0.05);但生物炭对放线菌和真菌数量影响差异显著(P<0.05),呈增加趋势。(2)培养结束后土壤Biolog碳源利用测定显示,施用生物炭两种土壤微生物多样性有差异(P<0.05)。单施生物炭和生物炭配施氮肥均可提高两种土壤微生物群落的丰富度。(3)在灰漠土上,单施生物炭和生物炭配施氮肥处理对自生固氮菌、氨化细菌、亚硝化细菌均有显著促进作用(P<0.05)。在风沙土上除亚硝化细菌差异不显著外,单施生物炭和生物炭配施氮肥对自生固氮菌和氨化细菌有显著促进作用(P<0.05)。两种土壤上单施生物炭和生物炭配施氮肥处理反硝化细菌数量均呈降低趋势。(4)在灰漠土上,单施生物炭和生物炭配施氮肥处理对脲酶有显著抑制作用(P<0.05),对蛋白酶有显著促进作用(P<0.05);在风沙土上,这两种处理对脲酶无明显影响,但对蛋白酶有显著抑制作用(P<0.05)。【结论】生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土与氮素转化相关的土壤微生物多样性,生物炭配施氮肥优于单施生物炭,灰漠土优于风沙土。     

生物炭对土壤理化性质及玉米生长影响的研究进展

生物炭具有多孔性、高阳离子交换量和低容重等良好的理化特性,对改良土壤性状及作物生长有一定的积极作用。本文分析了生物炭的特性,探讨了生物炭对土壤理化性质及玉米生长方面的影响,对生物炭今后的研究趋势与前景进行了展望,说明了生物炭在农业领域存在巨大的发展潜力,旨在为生物炭对土壤相关特性及玉米生长方面的影响研究提供参考。     

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。