添加玉米秸秆及其生物质炭对砖红壤N2O排放的影响

为比较秸秆和生物质炭对土壤氧化亚氮排放的影响,利用室内培养试验研究生物质炭、秸秆添加对土壤性质、硝化作用及N_2O排放的影响。试验设生物质炭、秸秆和空白3个处理,试验培养条件为30℃和75%田间持水量。结果表明,添加秸秆和生物质炭显著提高土壤pH、有机碳和速效K含量,其中秸秆对土壤pH的增加作用更为突出。与对照(1 604.82±168.93μgN_2O-N·kg~(-1))相比,添加秸秆和生物质炭减少N_2O排放量分别为58.0%和65.6%,但二者减排机理不同;秸秆对N_2O的减排因生物的氮固定,降低了硝化反应底物的有效性,生物质炭对N_2O减排可能源于硝化过程中较低的N_2O产生比例。由于生物质炭显著促进土壤硝化速率,而产生较多的NO_3~-,使得热带地区砖红壤硝态氮的淋失风险增大。     

生物质炭在农业上的应用

生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经过热裂解、炭化产生的一类高度芳香化、难溶性的固态物质。近年来,生物质炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体在农业上的应用越来越广泛。为促进生物质炭在农业上的研究及应用,从生物质炭性质的影响因素,生物质炭对土壤物理性质、化学性质和微生物的影响,以及生物质炭对作物生长和产量的影响等方面进行了阐述和分析,并提出未来生物质炭在农业应用方面的研究方向。     

生物质炭的固碳减排与合理施用

近年来开展了大量短期一次性施用生物质炭对作物产量、土壤碳库和温室气体排放的研究。研究表明生物质炭能增加土壤碳库,但对作物产量、CH4和N2O排放的影响受生物质炭性质和土壤类型影响。生物质炭用在酸性土壤上比中性或碱性土壤上更能提高作物产量。草本或木本炭能减少N2O排放,但畜禽粪便炭不能减少N2O排放。在热带、亚热带地区生物质炭施用对N2O的减排作用小于温带地区。生物质炭的固碳减排效应除了受生物质炭类型、稳定性和施用区域影响外,还受制炭能耗和裂解气回收技术影响。在未来发展方向上,提出了亟需加强制炭技术、长期连续施用生物质炭效应和生物质炭性质与土壤类型互作研究。     

农业废弃物生物质炭在设施栽培中应用的研究进展

农业废弃物是制备生物质炭的廉价、优质原材料。本文分析了农业废弃物的特性及其生物质炭的特点,综述了生物质炭在设施栽培中的作用及其应用研究,包括改良设施土壤和基质的理化性状及微生态环境,缓解土传病害和连作障碍,作为设施土壤和基质的替代物、调理剂和固定剂等。最后指出了目前生物质炭在设施栽培应用中存在的问题及今后研究的方向。     

生物质炭对砖红壤性质与养分及硝化作用的影响

土壤性质制约着作为氮转化重要环节的硝化作用,生物质炭显著影响与硝化作用密切相关的土壤性质,可能对硝化作用产生影响。本文利用培养试验研究生物质炭对砖红壤性质及硝化作用的影响。试验设生物质炭+淹水、生物质炭+75%田间持水量、空白+淹水及空白+75%田间持水量4个处理。研究表明,生物质炭能显著提高土壤pH值和有机碳含量以及N、P、K养分元素的有效性。水分条件差异影响生物质炭的作用效果,淹水更利于提高砖红壤的pH值,但显著降低了磷的有效性。添加生物质炭后,土壤硝化作用进程加速,硝化彻底。在利用生物质炭改良砖红壤时,应根据土壤改良目的调整土壤水分,以防硝态氮淋失风险和氨挥发的可能。     

改性生物质炭对原油污染土壤中苏丹草萌发的影响

为探究原油胁迫下改性生物质炭对苏丹草种子萌发和幼苗生长的影响,在土壤含油率4％的原油污染土壤中分别添加硝酸和芬顿试剂改性的棉花秸秆生物质炭,采用土培发芽试验研究两种改性生物质炭不同添加量(炭土质量比为2％和4％)对苏丹草发芽率、胚芽长、胚根长、生物量和土壤总石油烃降解率的影响.结果 表明:施用生物质炭和改性生物质炭均能显著提高土壤有机质含量(P<0.05),未改性生物质炭添加会提升土壤pH值,硝酸和芬顿试剂改性生物质炭添加会降低土壤pH值.相比于未加生物质炭处理,添加生物质炭可以显著提高苏丹草发芽率、胚芽长和植株生物量,改性生物质炭对种子生长的促进效果更好,4％硝酸改性生物质炭处理的胚芽长和生物量比对照组分别增加了67.83％和80.26％.生物质炭和改性生物质炭添加均能显著提高土壤中总石油烃降解率,与未加生物质炭处理相比,添加4％生物质炭和4％芬顿改性生物质炭处理的总石油烃降解率分别增加了23.86、20.89个百分点.研究表明,在原油胁迫下,添加改性生物质炭有助于减缓原油污染对苏丹草种子萌发的负面效应,生物质炭的改性方法和添加量会影响苏丹草与生物质炭共同作用下土壤中石油烃的短期降解效果.     

生物质炭化还田作为土壤改良与循环农业的技术途径分析

循环农业与绿色低碳是生态文明建设的重要途径。生物质炭化还田在土壤改良与循环农业等方面具有良好的发展潜力。土壤中施入生物质炭是通过改善土壤理化性质、提高土壤肥力、修复土壤污染等方式对农业土壤生态系统功能产生影响。围绕生物质炭理化特性及炭化还田改良土壤这一基本途径,系统分析了生物质炭用于改良土壤的研究现状,明确了生物质炭改良植烟土壤所具有的突出优势,提出了生物质炭化还田技术利用模式,探讨了生物质炭在植烟土壤保育和营养管理等方面的潜力。     

生物质炭及与有机肥配施对桂香22号茶树生长、氮素吸收及品质的影响

为研究茶园施用生物质炭及与有机肥配施对桂香22号茶树生长、氮素吸收及品质的影响,从而为在茶叶生产中合理利用生物质炭提供技术依据。本试验通过在茶园基肥中设置不施肥、施用普通复合肥、施用普通尿素、施用普通尿素+生物质炭、施用普通尿素+花生麸和施用普通尿素+花生麸+生物质炭等不同处理,在全年茶季调查研究茶树树体的生长、产量及氮素吸收数量变化及对制茶品质的影响。结果表明:在春茶期各处理对茶树树体生长影响变化不大,从夏茶期到秋茶期添加了生物质和有机肥的处理茶树生长状况逐渐好于对照和纯化肥处理;在全年各茶季,添加了生物质炭和有机肥处理一定程度提高了新梢发芽密度进而提高了茶叶产量,与单施尿素相比,添加生物质炭及与有机肥配施的处理分别提高茶叶产量28.6%和85.1%,提高茶青氮素吸收89.9%和32.4%,生物质炭和有机肥配施处理的茶叶所制作绿茶汤色黄绿、滋味醇厚,品质明显提高。茶园中施用生物质炭能改善茶树生长环境,促进发芽和茶叶生长及提升品质,尤其以生物质炭和有机肥配施效果最好;生物质炭作为一种新兴的优质资源对于实现茶园化肥投入减量和茶树轻简栽培具有良好的应用前景。     

生物质炭在我国蔬菜地应用的研究现状与展望

生物质炭是生物质在限氧环境中经过热化学转化产生的固体物质,它在土壤改良、污染土壤修复和碳封存等方面具有广阔的应用前景。针对我国蔬菜地面临土壤酸化、土壤次生盐渍化、面源污染和土壤重金属污染等问题,通过查阅和汇总生物质炭在我国蔬菜地的应用文献,总结和分析了生物质炭在我国蔬菜地的应用现状,深入挖掘其在影响蔬菜地土壤理化性质、温室气体排放、面源污染和重金属迁移等方面的效应及其影响机制。研究表明,生物质炭可提高土壤阳离子交换量、增加土壤中含氧官能团的数量、减小土壤容重等、从而减缓养分的流失,改善土壤理化性质,促进蔬菜增产;生物质炭可减弱重金属在土壤中的生物有效性和可迁移性,钝化其在土壤中的迁移。然而,不同制备工艺的生物质炭性质差异较大;生物质炭在不同区域不同蔬菜地土壤应用时出现结果不一致;缺乏生物质炭的负面效应报道等问题。因此,今后的研究方向应在蔬菜地进行区域间生物质炭的横向对比研究;将短期与长期蔬菜地定位试验相结合进行纵向比较研究;降低生物质炭的成本、识别其潜在风险,为推广生物质炭在我国蔬菜生产领域的应用、建立可持续农业发展模式具有重要意义。     

三种不同生物质炭对2,4-二氯苯氧乙酸吸附特性的研究

以植物类生物质原料(玉米秸秆和毛杨树叶)、城市污泥两类原材料在400℃条件下制备生物质炭(秸秆、毛杨树叶以及城市污泥三种生物质炭分别表示为J400、Y400和W400),使用酸洗法去除生物质炭表面灰分优化生物质炭,采用批量吸附实验的方法分析三种生物质炭对2,4-二氯苯氧乙酸(简称2,4-D)的吸附特性,并结合元素分析及显微红外等分析方法,探讨生物质原料对生物质炭吸附2,4-D吸附特性的影响。结果表明:三种生物质炭的元素含量、O/C、H/C和(H+O)/C存在差异,大小顺序均为W400Y400J400,表明秸秆生物质炭具有更强的疏水性和更低的极性,有利于提高生物质炭对有机物的吸附能力。吸附试验显示秸秆生物质炭、杨树生物质炭、污泥生物质炭对2,4-D的吸附特性及吸附能力不同,吸附量大小依次为2.732、2.650、2.633 mg·g(-2)。三种生物质炭的红外光谱结果相似,但在O-H、饱和C-H和不饱和C-H面外振动等处存在差异;污泥生物质炭在吸附2,4-D后多处位点的吸收峰发生变化,而杨树和秸秆生物质炭发生变化的位点较少;污泥生物质炭与其他两种生物质炭对2,4-D的吸附机制差异较大。     

不同豆科田菁属(Sesbania spp)绿肥对酸性土壤有机碳含量的影响

豆科植物是热带、亚热带地区重要的绿肥资源,为了探明我国豆科绿肥的培肥效果,笔者通过田间试验,研究施用7份野生豆科田菁属绿肥后酸性土壤有机碳含量随时间的动态变化。结果表明,施用绿肥后,不同种质绿肥对土壤有机碳含量的影响不同,且不同绿肥对土壤有机质碳含量的影响效果随着施用时间的变化而不断变化;虽然不同田菁绿肥对土壤有机质含量影响的效果不一,但在施用1年内均能显著(P0.05)增加土壤有机碳的含量,并在施用1个月后效果最好,但随着时间的延长,土壤有机碳含量不断降低。     

基于文献计量学分析2016年环境土壤学研究热点

本文基于文献计量学方法,结合CiteSpace软件,分析了2016年国内外土壤学及环境科学领域中与土壤有关论文的关键词,揭示了2016年环境土壤学的研究热点和方向,其结果在一定程度上也反映了农业环境科学领域关注的一些重点问题.我们以Soil为关键词,在Web of Science上检索到环境科学和土壤科学SCI论文1 1 747篇.关键词的聚类结果显示2016年的研究热点是“重金属污染与生物累积效应”、“土壤有机污染与生物降解”、“土壤管理与元素循环”、“土壤固碳与全球气候变化”.中国、美国发文量名列前两位,国内中国科学院和西北农林科技大学位列发文量前两位.在CNKI数据库中共检索到2936篇核心期刊论文,关键词共现图谱显示“土壤微生物与环境污染”、“土壤理化性质与水盐运移”、“土壤有机碳与环境效应”、“土壤区域环境与空间变异”为国内期刊论文的主要研究热点.     

Soils of the tropics and the world food crisis

The properties and potential of soils of the tropics are poorly understood. The old idea that laterite is formed when tropical soils are cleared is true of only a small proportion of the area. In most features, soils in the tropics are similar or equivalent to soils in the temperate regions. Specifically, soil organic matter contents, commonly believed to be low in the tropics, are essentially similar to those of the temperate regions. While the basic concepts about physical and chemical behavior developed in the nonglaciated temperate regions are directly applicable to the tropics, the development of soil management practices for sustained food production involves different strategies because of environmental and economic constraints. A major distinction is made between the development of high base status and low base status soils. With the former, soil management practices should be aimed at maximizing the potential of high-yielding varieties and improving intercropping systems with relatively intensive fertilizer inputs. With the low base status soils of the vast savanna and jungle areas energyrelated inputs should be optimized by (i) selecting of crop varieties and species more tolerant to nutritional deficiencies or toxicities, (ii) applying fertilizers at lower rates than those recommended by classic marginal analysis, and (iii) increasing the efficiency of applied fertilizers in such soils.     

土壤环境质量研究回顾与讨论

土壤环境质量的研究和应用是环境科学和环境土壤学的重要命题。本文简要回顾了与土壤环境质量密切相关的土壤质量的概念与质疑,给出了土壤环境质量的参考定义,强调了这些概念和定义仍处于发展之中。土壤环境质量是指在一定的时间和空间范围内,土壤自身性状对其持续利用以及对其他环境要素,特别是对人类或其他生物的生存、繁衍以及社会经济发展的适宜性。土壤环境质量是土壤环境“优劣”的一种概念,是特定需要之“环境条件”的量度,它与土壤的健康或清洁的状态,以及遭受污染的程度密切相关。本文重点讨论了土壤环境质量研究中需要考虑的问题、主要研究内容、土壤环境质量应用中的突出问题,包括标准的制订和土壤“可提取态”和植物有效性关系的研究。     

肥料施用及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响

采用静态箱／气相色谱（GC）法研究了等氮量的肥料施用以及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响。结果表明,肥料施用对农田土壤CO2排放的季节模式无明显影响,但是影响了N2O的季节模式。有机肥施用促进了小麦季土壤CO2和N2O的排放,后作玉米季施用化肥的情况下,仃机肥处理的土壤CO2与对照没有显著的差异,N2O排放通量和对照差异显著。虽然是等氮量施入,由于牛粪中有机碳和氮的可降解性要低于猪粪,施入土壤后对土壤中CO2和N2O排放的影响也要低于猪粪处理。除了受肥料施用的影响外,土壤CO2和N2O的排放还受环境因子如土壤温度和土壤水分的影响,相关分析结果表明,土壤CO2排放与大气温度、地表温度、土壤温度和土壤水分均呈显著正相关关系（P〈0．01）。土壤N2O排放只在对照处理中与土壤水分相关显著（P〈0．05）,施肥处理中,肥料效应掩盖了土壤温度和水分效应,使得相关性并不显著。     

农田合理施氮量的推荐方法

为了实现作物高产的同时降低氮素环境污染风险,确定农田合理施氮量是最有效的方法之一。作者在阐明氮肥合理施用概念及中国氮肥施用现状的基础上,系统分析了国内外氮肥合理施用量的主要推荐方法,包括:基于土壤测试的推荐方法、基于氮肥施用效应函数的推荐方法、基于氮素输入输出平衡的推荐方法以及基于淋溶水硝态氮超标临界值的推荐方法等4种。前3种方法首先关注氮素农学效应其后评价环境效应,以获得较好的农学效益为出发点,具有一定的科学性,在实践中也证明了其适用性。第4种方法首先考虑氮素环境效应然后评价其对产量影响,以确保地下水硝态氮含量不超标为直接目标,能够量化氮肥合理施用量的实际环境效应,但淋溶水硝酸盐超标临界施氮量的确定由于受多种因素的影响而存在一定的不确定性,其在年际间、区域间、土壤类型间的变异程度均有待进一步研究。     

The Advance and Application of Sequential Extraction Procedure for Heavy Metals in Soil Environment

用连续提取法研究地球环境中重金属的存在形态在土壤化学、植物营养和环境科学中均具有重要意义,很多研究者对之进行了广泛深入的研究。针对以前提取程序分级较多,不便于操作的特点,近些年来,一些研究者更注重于研究简便,应用性强,又能提供有价值信息的重金属形态区分方法。笔者对此方法研究的新进展及其应用作了综述,并对以后的研究进行了展望。     

遥感与GIS技术在环境科学中的应用研究

归纳了遥感技术在获取自然环境动态信息方面的应用,并根据GIS的主要功能,从环境科学的角度出发,介绍了GIS在环境监测、环境影响评价、环境规划等领域的应用状况,并阐述了遥感与GIS的结合在环境科学中的应用前景。     

环境土壤学基础研究进展

论述了近年来环境土壤学基础研究的进展。包括：（１） 吸附（ 离子交换、专性吸附、共沉淀和表面络合） ;（２）ｐＨ;（３） 有机质;（４） 氧化还原;（５） 沉淀。对这些都做了简介和评论。同时,还涉及到它们的实际应用。     

生物固体的应用及其对重金属的影响研究

本文介绍了近年来美国和欧洲对生物固体（废水处理的副产物）的研究情况。研究表明：生物固体施用于农田、林地等，可促进植物生长；生物固体的来源、性质及土壤、气候、植被等都会对施用地重金属的含量、吸收、移动及形态产生影响；植物吸收重金属受土壤有机质含量、阳离子交换量、ｐＨ、质地、铁和锰氧化物等的影响；生物固体中绝大部分重金属在施用土壤后就被有机质、碳酸盐结合为稳定的、难移动的形式，被固定的量与土壤ｐＨ、粘土矿物和有机化合物的性质有关。