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。     

新型生物炭基氮肥对土壤-冬小麦系统氮素累积及相关生物活性的影响

通过田间试验,研究了掺混型、吸附型和反应型3种新型生物炭基硝酸铵氮肥在冬小麦生长过程中对土壤氮素累积及冬小麦对氮素的利用状况和相关生物活性的影响。试验处理包括CK(不施氮肥,不施生物炭)、硝酸铵氮肥、生物炭、掺混型生物炭基氮肥、吸附型及反应型生物炭基氮肥。研究结果表明:不同工艺制备的生物炭基氮肥对土壤铵态氮的累积具有显著影响,吸附型和反应型处理在冬小麦生长季铵态氮平均值大于对照(CK),对于总氮、硝态氮和亚硝态氮累积量的影响不显著。除了生物炭单施处理外,其他处理均比CK显著提高冬小麦地上部的总氮累积量,但对冬小麦的氮素利用状况无显著影响,且三种炭基氮肥处理间无显著差异;施用不同类型生物炭基氮肥对土壤微生物量氮含量和硝酸还原酶活性具有提高作用,而对微生物量碳含量、亚硝酸还原酶和脲酶活性无显著影响。     

“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。     

粒状生物质炭基尿素肥料制备及其性能研究

利用沙柱间歇淋溶试验研究评价粒径、尿素和生物质炭质量比、高岭土添加量对肥料缓释性能及颗粒,承受最大破坏力影响规律。当高岭土添加量为10%,在尿素与炭比为1??1~1??5时,可获得80%以上的最大成型率,颗粒的最大破碎压缩力可达10 N以上。随着生物质炭含量增加和肥料颗粒粒径增大,颗粒缓释肥缓释性能提高,当颗粒粒径为5~6 mm,尿素与生物质炭质量比由1??1变化至1??5时,第1次淋溶其累积释放率由43.35%下降至15.64%,比纯尿素颗粒肥下降33%~60%,纯尿素颗粒肥养分到第2次淋溶已完全释放,而缓释肥的尿素的累积释放到第5次淋溶才基本完成。可见缓释肥的缓释性能可通过改变炭粉添加量调节以满足不同作物生长需求。通过对生物质炭基尿素肥料生产流程和经济性分析,说明生物质炭基尿素肥料生产工艺简单、运输方便、价格合理。     

氯虫苯甲酰胺悬浮剂

诺安牌复混肥是由山东省德州市诺安生态肥业有限公司,按照作物所需要的氮磷钾标明量,同时添加氮素缓释控释剂和节水溶剂,用掺混方法并且采用包衣和造粒等工艺研制而成的一种新型复混肥。该肥料养分含量较高,肥效较长且缓慢平稳,比单质化肥分解慢,养分淋失少,肥料利用率较高。还能保持土壤水分,增强作物的抗旱能力。具有缓释、控释养分,节水抗旱,增产增收的效果。     

专性微生物在不同复混造粒工艺和存放期内的存活率变化

结果表明，有机无机生物活性肥料采用圆盘工艺复混造粒时，不同的生产工艺对专性微生物存活率的影响很大。就常规微生物菌种而言，如果要达到成品肥料中每g0．1～0．2亿个专性微生物活菌数的技术指标，不宜采用微生物与有机无机物料混合造粒后烘干的工艺流程，应单独包裹造粒或改用无烘干生产工艺和掺混生产工艺。肥料贮存过程中细菌存活情况测试结果表明，具有芽孢的菌种制成的干菌粉加入有机无机基础肥料后，1～13个月菌株平均成活率仍达到85％以上，可基本满足复合工艺条件和农业生产需要。     

柱状生物质炭基尿素的成型及性能研究

为将秸秆生物质炭还田,制备一种以木质素为粘结剂的柱状生物质炭基尿素。利用扫描电镜、万能试验机和沙柱淋溶试验装置对生物质炭基尿素结构、力学及缓释性能进行测试。结果表明,成型能提高炭基尿素缓释效果,生物质炭基尿素力学及缓释性能随木质素含量及成型压力增加而增强,随成型温度增加呈先增强后减弱趋势,在加热温度为70℃时性能最优;生物质炭基尿素周围土壤脲酶活性随木质素含量增加而降低,对土壤脲酶活性有抑制作用。     

改性核桃壳生物炭对枯草芽孢杆菌SL-44的吸附

为提高生物炭与微生物吸附能力及其协同改良土壤的性能,使用草酸和氨水对核桃壳生物炭改性,以期制备出性能更加优良的炭基菌剂,并通过红外光谱、动力学、热力学等研究方法,解析生物炭对枯草芽孢杆菌SL-44的吸附机制,并探究其稳定性。结果表明,草酸和氨水改性增加了生物炭在常温下对SL-44的吸附能力,且随着改性剂浓度的增加而增加,最大吸附量为1.5396×10¹¹ CFU·g^-1。此外,通过改性能够在生物炭表面引入COOH、C=O和—NH₂官能团,改变电负性,并保持生物炭原有形貌结构。生物炭对菌体的吸附以物理吸附为主,并涉及化学吸附作用,其表面的—OH、C=O、COOH、—NH₂均参与了吸附反应过程。生物炭吸附SL-44为放热过程(ΔH<0),随着温度的升高炭材料的吸附能力降低,低温更有利于吸附。常温下生物炭的吸附性能为氨水改性>草酸改性>未改性。因此增加生物炭表面氧、氮官能团含量可增加其吸菌量,同时在常温下可制得吸菌量更大的炭基菌剂。测定所得菌剂的活菌数和稳定性发现,被吸附的菌体数越多,其存活菌数量越大,且保藏稳定性越强。与未改性生物炭相比,改性后活菌数最高提高26.01%,而保藏4个月后存活率提高14.1个百分点。     

作物施用缓释肥效果与应用浅议

1肥料涂层缓释技术简介肥料涂层缓释技术是以涂层大颗粒尿素为基本氮源,对磷、钾分别涂层、造粒,采取掺混工艺而配制生产,具有作物专用、可控缓释特性的肥料。采用涂层技术生产的涂层缓释一次肥与其它形式复（混）肥料相比,     

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。     

紫云英翻压条件下生物炭基肥配施量对水稻Cd迁移累积的影响

为探究翻压紫云英条件下，生物炭基肥配施量对水稻生长发育和水稻各器官Cd迁移积累的影响。通过盆栽试验，设置5个处理：紫云英替代30%的氮肥+70%氮肥（FNG30，对照）、30%紫云英+10%生物炭基肥+60%氮肥（FNG30B10）、30%紫云英+20%生物炭基肥+50%氮肥（FNG30B20）、30%紫云英+30%生物炭基肥+40%氮肥（FNG30B30）、30%紫云英+40%生物炭基肥+30%氮肥（FNG30B40），研究不同生物炭基肥配施量对早稻生长发育和水稻Cd迁移累积的影响。结果表明：与对照相比，生物炭基肥配施处理均能提高水稻籽粒的产量，且水稻籽粒产量随生物炭基肥配施量的增加而提高；生物炭基肥的配施可降低水稻糙米中的Cd含量，与对照相比，生物炭基肥配施后各处理降幅大小为FNG30B30（29.2%） > FNG30B20（20.8%） > FNG30B40（19.6%） > FNG30B10（8.3%）；生物炭基肥可抑制Cd从水稻根向地上部位的转运，在30%的生物炭基肥配施处理时抑制效果最为明显，且Cd从谷壳到糙米的转运能力最低。综上，在翻压紫云英条件下，配施生物炭基肥能有效降低水稻Cd污染风险，且30%的生物炭基肥配施量时降低稻田Cd污染风险效果最佳。     

纳米碳与枯草菌对黄瓜幼苗生长及土壤环境的影响

为筛选适宜黄瓜苗期生长的枯草芽孢杆菌浓度,以黄瓜幼苗为材料,设置纳米碳溶胶和枯草芽孢杆菌浓度双因素试验,纳米碳溶胶稀释倍数设0、350、650倍,枯草芽孢杆菌浓度为0、8×10⁷、1.6×10⁸ CFU·mL^-1,分析枯草芽孢杆菌和纳米碳溶胶对黄瓜苗期长势、根系生长状况和土壤肥力的影响。结果表明,适宜浓度的枯草芽孢杆菌和纳米碳溶胶能够显著增强黄瓜幼苗的地上、地下部分生长,改善土壤状况。单施情况下,1.6×10⁸ CFU·mL^-1枯草芽孢杆菌处理可以促进根系生长,显著降低土壤电导率(EC值)的同时提升土壤P含量,增强土壤酶活性,增加细菌、放线菌数量;650倍纳米碳溶胶处理可以显著促进植株叶片生长,提升土壤有机质含量和蔗糖酶活性,土壤放线菌数量增加57.36%。8×10⁷ CFU·mL^-1枯草芽孢杆菌与650倍纳米碳溶胶共处理使株高相对生长率提高6.51%,显著促进根系生长,根系干质量、鲜质量、表面积、直径和体积均为处理中最高,比未添加菌剂与纳米碳的处理分别提高56.63%、57.14%、66.15%、56.55%、21.94%,降低土壤EC值,土壤中细菌数量是未添加菌剂与纳米碳的1.85倍,综合表现最优。     

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。     

施用炭基肥及生物炭对棕壤有机碳组分的影响

【目的】作为土壤肥力的重要指标,土壤有机碳及其组分在耕地生产力和作物产量方面发挥着重要作用。论文以4年定位施肥试验为依托,分析连续施用炭基肥及生物炭对土壤有机碳含量及其组分的影响,为调控农田土壤肥力及棕壤有机碳库的管理提供科学依据。【方法】田间试验始于2011年,设置5个处理：不施肥（CK）、低量生物炭（C15）、高量生物炭（C50）、氮磷钾配施（NPK）、炭基肥（BBF）。其中C15与BBF是等碳量处理,NPK与BBF是等氮磷钾养分处理。于第4年花生收获后（2014年秋季）采集各处理耕层（0-20 cm）土壤样本,测定土壤有机碳总量、各组分含量及花生产量。【结果】施用炭基肥和生物炭均可以显著增加耕层土壤总有机碳含量,比试验起始年土壤（简称起始土）分别提高10%、8%;而在相同碳素（C15和BBF）或氮磷钾养分投入（NPK和BBF）条件下,施用炭基肥提升土壤总有机碳含量的效果最好,提升幅度为2%-15%。施入炭基肥及生物炭显著提高了游离态颗粒有机碳和闭蓄态颗粒有机碳含量;在等碳量投入条件下,炭基肥处理的提升幅度分别为43%、17%;等氮磷钾养分投入条件下,炭基肥处理的提升幅度更大,分别为40%、43%。无论施入炭基肥或生物炭,对于矿物结合态有机碳含量影响均不大,但都比起始土略高。土壤可溶性有机碳含量变化规律与总有机碳相似,即施入炭基肥或生物炭均提高了其含量,但等碳量投入条件下无显著差异。各施肥处理花生产量在199.4-232.9 kg/667m²,均显著高于不施肥处理,其中施用炭基肥产量最大,比等碳量处理（C15）高17%,比等养分处理（NPK）高10%,且差异显著。【结论】连续多年施用炭基肥或生物炭均能明显提高土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳含量;提升效果显著优于投入等量碳素或等量氮磷钾养分。连续多年施肥可以提高土壤中水溶性有机碳含量,但炭基肥与生物炭、氮磷钾配施处理间无明显差异。无论施用炭基肥还是生物炭对土壤矿物结合态有机碳含量影响不大。连续施用炭基肥对花生产量的提升效果最好,显著高于等氮磷钾养分和等碳量处理。     

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。     

基于高效解磷菌的煤矸石肥料制备及其应用潜力分析

从风化的煤矸石中分离筛选出一株具有解磷能力的细菌菌株GZU-Mic02,经鉴定,为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)。利用该菌株和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌株ACCC1011分别解离煤矸石制备肥料,与没有处理的煤矸石样品相比,制备的煤矸石肥料的碱解氮、有效磷和速效钾含量都大幅提高。其中,经GZU-Mic02菌株处理的煤矸石肥料相比经巨大芽孢杆菌处理的煤矸石肥料具有更高的有效磷和碱解氮含量,而后者的速效钾含量更高。采用烟草盆栽试验验证制备的煤矸石肥料的肥效,结果表明,分别施用2种煤矸石肥料培育25 d后,烟草的株高、茎围和叶片大小均优于不施用肥料的对照组,且以用GZU-Mic02菌株制备的煤矸石肥料的效果更佳。     

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。     

马尾松毛虫肠道细菌的分离鉴定与产蛋白酶细菌的筛选

为分离鉴定马尾松毛虫幼虫肠道细菌,从中挖掘产蛋白酶的肠道细菌资源。以马尾松毛虫(Dendrolimus punctatus)幼虫为材料,通过常规细菌培养方法体外获得部分肠道细菌,利用16S rDNA鉴定细菌种类,采用酪蛋白选择培养基筛选具有产蛋白酶能力的菌株,依据GB/T 23527—2009《蛋白酶制剂》的检测方法,测定蛋白酶活性。结果表明:从马尾松毛虫肠道分离出18个不同种类的非厌氧细菌,隶属于厚壁菌门(Firmicutes)的芽孢杆菌属(Bacillus),变形菌门(Proteobacteria)的亚硫酸杆菌属(Sulfurobacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)和柠檬酸杆菌属(Citrobacter)。经酪蛋白选择培养基筛选后共获得6株产蛋白酶细菌,均为芽孢杆菌。酶活性测定结果显示:这些产蛋白酶细菌均具有较高的产蛋白酶能力,尤其是菌株MW-39地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),酶活性最高可达255.36 U·mL^-1;其次为MW-50解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和MW-4枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),酶活性最高可分别达193.85 U·mL^-1和165.81 U·mL^-1。分析3个蛋白酶活性最高菌种的蛋白酶酶学特性,发现它们均具有一定的热稳定性和酸碱耐受性。单因素方差分析结果显示,在pH 5.0~9.0和30~50 ℃各菌株产生的蛋白酶活性相对较高,MW-39、MW-4和MW-50的蛋白酶最适pH分别为8.0、7.5、8.0,最适温度分别为45、40、40 ℃。本研究揭示了马尾松毛虫幼虫肠道多个细菌种类,丰富了产蛋白酶细菌资源,为进一步开发利用昆虫肠道产蛋白酶细菌资源提供了参考。     

生物炭及其在稻田尾水净化中的应用研究进展

保障水稻稳定增产事关国家粮食安全。水中的农药、化肥、重金属等物质随稻田尾水流出，排入周边水域，易造成水体面源污染。生物炭具有原材料丰富、孔隙结构发达、比表面积大、离子交换能力强、成本效益高等优势，已被广泛应用于环境修复领域。生物炭经适当改性能增加吸附活性位，提高吸附性能。在促沉净化材料中添加生物炭或生物炭基材料，可增强稻田面源污染促沉净化装置效能，提高稻田尾水利用率，助推农业绿色发展。本文介绍了稻田尾水的特点、常见处理技术及治理意义，阐述了生物炭及生物炭基材料在稻田尾水净化中的应用，展望了稻田尾水防治工作待深入开展的方向，并提出了生物炭材料在参与废水处理上存在的问题，以期为促进生态循环农业发展提供参考。     

玉米秸秆生物炭对稻油轮作农田磷流失风险的影响

以云南大理洱海流域典型稻油轮作模式为研究对象,通过2年田间定位试验,研究生物炭(玉米秸秆制备)、玉米秸秆与化肥配施对我国稻油轮作模式农田磷流失风险的影响。田间小区试验包括常规施用化肥(NPK)、生物炭与化肥配施(NPK+C)、生物炭与化肥减半配施(1/2NPK+C)、玉米秸秆与化肥配施(NPK+S)四个处理,通过比较不同处理间土壤有效磷含量、作物产量、吸磷量和水稻生长期间土壤有效磷、田面水总磷、可溶性总磷的动态变化特征,分析施用玉米秸秆生物炭和直接施用玉米秸秆对土壤、作物和磷流失风险的影响。结果表明,与NPK处理相比,增施生物炭和玉米秸秆,可显著提高水稻和油菜产量,但对水稻季田面水磷浓度无显著影响;施用生物炭条件下减施化肥,短期内未造成水稻和油菜减产,却降低了水稻整个生育期内田面水总磷(TP)和可溶性总磷(TDP)浓度;各处理水稻季田面水TP和TDP浓度在栽秧后第1 d内达到峰值,4~5 d内浓度迅速降低,7 d之后浓度趋于稳定。在此过程中,田面水TP下降64.2%~79.1%,TDP下降63.1%~82.4%。上述研究结果表明,为降低稻油轮作农田磷流失风险,可以考虑在水稻季施用生物炭的条件下减施化肥磷,并且在水稻栽秧后7 d内控制田面水外流。