原料、炭化温度和生物质炭组分对小白菜生长的影响

【目的】探究不同原料、炭化温度和生物质炭不同组分对植物生长的影响,进而揭示生物质炭的增产机制。【方法】分别以木屑和玉米秸秆为原料,在350、450、550℃下裂解得到生物质炭。采用热水浸提法将生物质炭中的可溶性组分（浸提液）与难溶性组分（炭骨架）分离。通过盆栽试验,研究不同生物质炭及组分对小白菜生长的影响。【结果】添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下,小白菜地上部生物量平均为16.1 g/盆,显著高于添加木屑生物质炭及其各组分（13.0 g/盆）和对照处理（13.5 g/盆）。与地上部生物量类似,添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数等形态学指标较木屑生物质炭和对照处理显著改善。添加炭骨架处理下小白菜地上部生物量平均为16.5 g/盆,较添加原状生物质炭和浸提液分别提高26.9%和17.9%。添加炭骨架处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数较添加浸提液处理分别提高64.1%、51.1%、38.3%和80.0%。不同炭化温度裂解得到的生物质炭对小白菜地上部生物量和根系生长无显著影响。与添加原状生物质炭处理相比,添加炭骨架处理下小白菜地上部氮含量提高25.9%,而磷和钾含量分别降低39.7%和14.1%。添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量较添加木屑生物质炭处理分别提高0.1个单位、20.3%、19.1%、29.1%和189.2%。与添加原状生物质炭相比,添加生物质炭骨架处理下土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低14.6%、6.6%、41.3%和55.1%,土壤pH升高0.13个单位;而添加生物质炭浸提液处理下土壤有机碳、全氮和速效磷含量分别降低49.8%、18.9%和24.2%,土壤pH和速效钾含量无显著变化。相关分析表明,不同处理下小白菜地上部生物量与根长、表面积、平均直径、根体积、根尖数等根系形态指标和土壤pH呈正相关,与小白菜地上部磷含量呈负相关。【结论】生物质炭制备原料和组成是影响植物生长的重要因素,玉米秸秆生物质炭较木屑生物质炭有更好的增产效果;玉米秸秆生物质炭经热水浸提后再添加至土壤中有更好的增产效果。生物质炭中可溶性组分对根系生长的促进作用是生物质炭增产的主要机制,而可溶性组分对根系促生作用与原料、制备温度和其本身物质组成密切相关。     

6种低温生物质炭的制备及结构表征

以6种常见的农业废弃物为原料,研究其生物质炭制备工艺及结构特征,并探究炭化物用于土壤改良的可行性.采用正交试验设计生物质炭制备工艺,结合比表面积、红外光谱、扫描电镜等分析产物理化性质及结构特点.结果表明:分别优化得到6种低温生物质炭的制备工艺,其得率大小排列顺序:玉米芯(36.10％)＞玉米秸秆(34.73％)＞瓜子壳(34.07％)＞菇渣(33.89％)＞杨树枝条(32.28％)＞大豆秸秆(28.16％);杨树炭、菇渣炭、大豆秸秆炭中灰分含量较大,田间持水量较高,且表面富含多种离子,表明其保水保肥性能较优;玉米芯炭、瓜子壳炭碳含量较高,施入土壤有助于增加土壤碳汇;菇渣炭和玉米芯炭比表面积较大,电镜照片显示其孔隙发达,内部孔隙彼此贯通,显示了良好的吸附性能.     

生物质炭对连作参地土壤肥力及微生物特性的影响

为分析生物质炭用于老参地土壤修复的可行性,本研究采用Biolog、高通量测序等技术研究了3种生物质炭对连作参地人参品质、土壤肥力、微生物群落结构与功能多样性变化的影响。结果显示,增施不同生物质炭均有助于两年生重茬人参生物量及总皂苷含量的积累。结合生物质炭对土壤性质的影响研究结果发现,不同生物质炭对土壤有效磷、有机碳含量具有稳定的提升效果,增幅分别为47.04%~237.73%、8.09%~38.71%。增施生物质炭促进了土壤微生物的代谢活性,增加了土壤对聚合物类、酚酸类、氨基酸类、羧酸类碳源的利用效率,其中以酚酸类物质为底物的功能微生物种群数量显著增加。高通量测序结果显示,老参地土壤细菌物种数、丰度与多样性均呈下降趋势,细菌优势门类减少,单个门类优势度上升。生物质炭处理下土壤中细菌丰度与多样性增加,调控了变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门、芽单胞菌门的优势度,使其数量变化趋势趋向于新林土。上述分析表明,重茬人参生物量和品质的提高与生物质炭提升土壤中人参生长的关键肥力指标,促进微生物代谢,调控细菌群落结构变化趋势有关。综上,生物质炭对老参地土壤表现出良好的修复、改良作用,适量增施生物质炭有利于老参地土壤质量的调节与恢复。     

胶冻样芽孢杆菌与生物质炭复配及对番茄产量和品质的影响

以提高胶冻样芽孢杆菌在土壤中的存活率、减缓其衰亡速率,延长存活时间,提高其对土壤难溶性钾的解钾效率为目的,利用不同种类的秸秆生物质炭与胶冻样芽孢杆菌进行复配筛选。通过室内培养试验发现,中性小麦秸秆炭可作为胶冻样芽孢杆菌较理想的载体。当土壤培养35天后,土壤速效钾含量在施用炭基解钾菌肥条件下较空白提高了28.53%,较小麦秸秆炭和纯菌液处理分别提高了20.75%、13.41%。纯菌液处理土壤中胶冻样芽孢杆菌的菌落数从1.1×10~9个/g土降为9.0×10~5个/g土,而炭基解钾菌肥处理则为1.4×10~7个/g土。田间施用炭基解钾菌肥能够提高番茄植株和果实中的全钾含量;提高番茄产量和品质,显著提高番茄Vc含量,降低硝酸盐含量。因此,中性小麦秸秆炭与胶冻样芽孢杆菌的复配能够提高菌剂的存活率,有效促进土壤中矿物态钾的释放。     

皖江地区湿地生态服务价值评估

 皖江地区湿地是长江中下游流域的重要湿地,也是安徽省水网集中分布区,河流水系众多、湖泊库塘星罗棋布。【研究目的】通过对皖江地区湿地生态服务价值的估算,期望为有关部门进行区域规划和合理利用湿地资源提供科学依据;【方法】在调查和资料收集的基础上,参考Costanza等提出的17项生态系统服务功能,利用市场价值法、资产价值法、影子工程法、旅行费用法等评估方法,对皖江地区湿地9项生态服务价值进行了评估。【结果】表明：皖江地区湿地生态服务总价值为1061.21亿元/a,其中固碳价值最高,达434.22亿元/a,其次是水文调节价值、物质生产价值和净化环境价值,分别达到220.75亿元/a、163.50亿元/a和108.13亿元/a,再次是释放O2价值、供水蓄水价值和休闲旅游价值,最小的是文化科研和栖息地价值;皖江地区湿地直接价值214.84亿元/a,间接价值846.37亿元/a,间接价值远远大于直接价值。【结论】并提出了湿地的固碳功能对于全球气候变暖有很大的影响,应合理开发利用和保护湿地资源。     

土壤硒水平对两种春大豆硒吸收与转化的影响

 采用盆栽试验，在不同硒水平的土壤上研究春大豆成熟时硒在各器官中的分配与存在形态。结果表明, 高硒土壤上两品种大豆籽粒中硒的积累量没有明显差异。在低硒土壤上, 大豆籽粒硒的转化效率低于高硒土壤，但高硒大豆中硒的植株内转运且向籽粒的富集的能力显著较强，且有机硒/无机硒比率较高。这提出了不同品种在不同土壤硒水平下的硒运转与有机硒合成能力的不一致性问题。同时，外源富硒条件下获得的硒可能有更高的生物活性, 这对于富硒大豆的生产和加工是十分有利的。     

长期不同施肥对黄泥土水稳性团聚体颗粒态有机碳的影响

研究了长期不同施肥处理(化肥与秸秆配施、化肥与猪粪配施、单施化肥和不施肥)下太湖地区黄泥土耕层水稳性团聚体颗粒态有机碳含量的变化。结果表明,供试土壤水稳性团聚体组成以>2mm和2~0.25mm粒径为主,施肥下>2mm水稳性团聚体显著增加,并伴随2~0.25mm水稳性团聚体明显减少。颗粒态有机碳主要存在于>2mm水稳性大团聚体中,并随着水稳性团聚体粒径的减小而明显减少。>2mm水稳性大团聚体中的POC对施肥的响应较为敏感,以化肥与秸秆配施下该粒径水稳性团聚体中POC的积累效果最为明显。而化肥与猪粪配施则显著增加了2~0.25mm和0.25~0.053mm水稳性团聚体中的POC含量。土壤不同层次水稳性团聚体中POC的来源不同,在0~5 cm表层可能主要来源于作物根茬生物量,而在5~15 cm土层则可能跟施入的外源有机物有关。     

长期不同施肥对太湖地区黄泥土总有机碳及颗粒态有机碳含量及深度分布的影响

研究了长期不同施肥处理(化肥与秸秆配施、化肥与猪粪配施、单施化肥和不施肥)下,水稻土总有机碳和颗粒态有机碳的深度变化。结果表明,总有机碳(TOC)和颗粒态有机碳(POC)的深度分布都符合幂函数方程(Y=aX-b);不同的施肥处理主要影响耕层土壤的TOC和POC含量,POC分配比例在土壤深度上也有差异。其中,化肥与猪粪配施处理,由于有机物质的输入其TOC和POC含量显著高于其它3种处理;不施肥处理的POC含量显著高于单施化肥和秸秆配施化肥。并且,没有观察到耕层POC含量与不同小区的作物平均产量间的显著线性关系,这意味着土壤POC仅从含量来说,与作物生物量的输入并没有直接关系。而可能与施肥中的直接输入有较大关系。同时,POC含量与大团聚体颗粒组含量间的相关性不显著,说明不同施肥处理下POC的结构和性质可能发生了变异,导致其对大团聚体颗粒组形成及其稳定性的作用存在差异。可见,不同的施肥处理并没有改变TOC和POC的深度分布格局,只是改变了它们在耕层土壤的含量以及POC的分配比例。不同施肥处理下POC的结构性质及其稳定性的变化还有待于进一步的研究。     

垄作免耕下紫色水稻土有机碳的分布特征

土壤有机碳的空间分布特征是研究土壤有机碳储量及其动态的重要内容之一。本文从土壤团聚体、剖面和田块等尺度研究了四川盆地紫色水稻土在垄作免耕下有机碳的分布特征。结果表明：紫色水稻土团聚体含碳量在大团聚体（2～0．25mm）中最高，但有机碳总量主要分布在0．25～0．02mm。其次是0．02-0．002mm；垄作免耕下团聚体有机碳主要富集在0—10cm土层的大团聚体（〉0．25mm）中（富集系数〉1．5），而常规平作、水旱轮作和垄作翻耕下，剖面中土壤有机碳含量分布自上而下缓慢降低；实验田表层土壤有机碳含量及相关土壤特性的空间分布呈条带状和斑块状格局，具有明显的空间变异性。土壤有机碳含量在垄作免耕处最高，达30．71g kg^-1，在常规平作处最低，为16．50g kg^-1左右。长期垄作免耕会导致有机碳向土壤表层大团聚体的相对富集及在土壤剖面的层次分异。