老化生物炭对黑麦草累积重金属的影响

采用化学老化法制得老化生物炭,通过黑麦草盆栽试验,比较生物炭老化前后对土壤中重金属残留量的影响及黑麦草对重金属累积量的影响,探讨老化生物炭对土壤中重金属铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)生物有效性的影响。结果表明,与新鲜炭相比,老化生物炭增加了黑麦草的生物量和土壤中重金属的残留量,同时减少了黑麦草体内的重金属累积量。其中,5%老化生物炭处理的效果最为明显,可以使土壤中重金属Pb、Cd、Cr残留量分别增加6.85%、13.83%、34.36%,使植物地上部分对3种金属的累积量分别减少56.53%、55.68%、47.27%,使植物地下部分对3种金属的累积量分别减少41.71%、21.79%、43.37%。此外,施加生物炭可以显著减少植物地上部分、地下部分的富集系数及转运系数,其中对Cr的作用效果最明显。生物炭老化后对重金属具有更强的吸附固定能力,能减少植物对重金属的累积,降低重金属的毒害效应,进而提高植物生物量。研究结果为生物炭的长期应用提供了理论依据。     

生物炭对黑土区坡耕地土地生产力的可持续效应研究

为探究一次性施加生物炭后对黑土区坡耕地生产力的可持续效应,以东北黑土区3°坡耕地径流小区为研究对象,设置CK(不施用生物炭)和BC(2016年施用75 t/hm~2生物炭,2017、2018年不再施用生物炭)两个处理,于2016—2018年开展了试验研究。结果表明:一次性施入生物炭3年内,土壤容重显著降低(P0.05),第1年降低最明显,为3.87%,孔隙度和总有机碳、铵态N、有效P、速效K含量显著提高(P0.05),p H值则是施炭后前两年显著提高(P_(2016)=0.034、P_(2017)=0.038),分别提高了0.9、0.6,第3年与未施炭处理无显著差异(P_(2018)=0.067);施用生物炭显著提升了土壤的持水能力和保水保土性能,土壤饱和含水率、田间持水率、凋萎系数均显著提高(P0.05),最大增长率分别为5.58%、4.78%、7.29%,年径流深和土壤侵蚀量显著降低(P0.05),年径流深最大减少量为4.92 mm,土壤侵蚀量最大减小率为5.71%;大豆产量和水分利用效率显著提高(P0.05),最大增长率分别为29.01%、16.92%。但生物炭对土地生产力的持续效应逐年减弱,随着生物炭施用年限的延长,BC处理土壤容重线性递增,p H值和总有机碳含量呈幂函数递减,孔隙度和铵态N、有效P、速效K含量线性递减,饱和含水率、田间持水率、凋萎系数线性递减,年径流深和土壤侵蚀量线性递增,大豆产量和水分利用效率分别呈幂函数递减和线性递减。采用改进的TOPSIS(Technique for order preference by similarity to an ideal solution)模型和GM(1,1)模型测算并预测土地生产力指数,结果显示,BC处理的土地生产力指数均高于CK处理,但其值逐年下降,预计到2021年与CK处理十分接近,表明一次性施用75 t/hm~2生物炭对土地生产力的影响可持续5～6年。研究结果可为东北黑土区生物炭应用提供理论依据。     

生物炭在马铃薯生产中的应用研究

为探明生物炭在马铃薯生产中的应用效果,特设置生物炭用量试验。结果表明:无论施肥与否,添加生物炭后,单株薯重、大中薯率均有所增加,但生物炭提高了土壤碳氮比,造成土壤微生物与植株争氮,显著抑制块茎形成,单株结薯数大幅减少,并导致最终产量大幅下降,且该趋势随生物炭剂量的增加愈发明显。建议在生产中应考虑将生物炭施入时间后移,并采用螯合制备工艺,将生物炭与肥料制备成炭基肥,以进一步探明施用效果。     

农业有机废弃物资源化利用潜力与安全性评价

为了解不同农业有机废弃物的资源化利用潜力,以贵州当地的玉米秸秆、烤烟秸秆、水稻秸秆、锯木屑、玉米芯粉、中药渣、猪粪、牛粪、鸡粪为对象,研究其堆肥发酵后和高温炭化后的理化特性,并进行安全性利用评价,分析其基质化、肥料化和热解生物炭化的利用潜力。结果表明,堆肥后的有机废弃物容重为0.24～0.38 g/cm~3;有机碳含量为37.67%～55.94%;中药渣、猪粪、牛粪和鸡粪的电导率(EC值)较泥炭高47.62%～190.48%;玉米秸秆、水稻秸秆、玉米芯粉和牛粪培养的黑麦草种子发芽指数为0.81～0.98,接近于泥炭;除玉米芯粉外,其他有机废弃物重金属综合污染指数均低于0.7。各有机废弃物低氧高温热解后的生物炭有机碳含量为30.52%～48.98%、pH值为8.75～11.56、比表面积为13.36～102.16 m~2/g。综上,堆肥后有机废弃物具有良好的通气结构、持水性能和丰富的矿质营养,通过科学配比,具有成为优质栽培基质和有机肥原料的潜力;低氧高温热解后的生物炭养分丰富,比表面积较大,具有成为土壤改良剂、重金属钝化剂和有机肥辅料的潜力。     

黑土区施加生物炭对土壤综合肥力与大豆生长的影响

为探明黑土区施加生物炭对土壤持水性能、土壤养分以及大豆生长的影响,以东北黑土区3°坡耕地田间径流小区为研究对象,进行为期4年的观测。按照生物炭施加量,2015年共设置C0(0 t/hm~2)、C25(25 t/hm~2)、C50(50 t/hm~2)、C75(75 t/hm~2)、C100(100 t/hm~2) 5个处理,2016—2018年分别连续施加等量的生物炭。结果表明:连续4年,0～60 cm土层土壤储水量随施炭量的增加呈先增大、后减小的趋势,而对60～100 cm土层土壤储水量影响不显著;连续4年,饱和含水率随施炭量的增加呈逐渐增大的趋势; 2015年田间持水率、凋萎系数随施炭量的增加呈逐渐增大趋势,2016—2018年呈先增加、后减小趋势;连续4年,施加生物炭提高了大豆各生育阶段的株高和叶面积,同期相对较优处理分别为C75、C50、C50、C25;连续4年,大豆冠层覆盖度与施炭量呈抛物线变化(R~2均在0. 89以上,P 0. 01),连续施加2年的C50处理各生育期提高量最大,与C0相比提高了81. 4%、36. 7%、31. 5%和39. 6%;连续4年,土壤pH值和有机质、速效钾含量随施炭量的增加呈逐渐升高趋势,碱解氮、有效磷含量呈先升高、后降低趋势,相对较优处理为C50、C50、C25、C25。采用改进的内梅罗指数模型计算的土壤综合肥力指数与产量呈正相关(R~2=0. 861 5,P=0. 001 2,RMSE为0. 75),土壤综合肥力水平最高的生物炭施用模式为连续2年施加50 t/hm~2的生物炭。     

秋肥是金

一、树势问题如果秋季不施基肥,果园里的强树就会变成弱树,强弱之间,相差很大。果树在营养生长前期,根、枝、叶、花、果各器官的生长发育需要大量养分。而后半年由于叶片形成,光合产物增多,营养物质会自然接续。果树生长前期所消耗的养分来源主要是靠秋施基肥后树体贮藏的营养。秋季果实采收后是树体积累营养物质的关键时期。     

高碳基肥与仿生剂对贵阳植烟土壤和烤烟品质的影响

进行高碳基肥与仿生剂对贵阳植烟土壤和烤烟品质的影响研究,以优化烟田土壤营养,提高烟叶质量。结果表明,T1(常规施肥量3/4,增施高碳基肥料15 00 kg·hm^-2,饼肥150 kg·hm^-2)和T2处理(增施仿生剂0.5%)有利于土壤养分和酶活性的提升;T3处理(常规施肥量3/4,增施高碳基肥料1 500 kg·hm^-2、饼肥150 kg·hm^-2和仿生剂0.3%)对植株的生长、经济效益效果更佳。总体而言,高碳基肥和仿生剂等土壤保育有利于改善植烟土壤,有利于改善烤烟品质。     

辽河平原玉米田不同施肥下的土壤氨挥发特征

【目的】通过不同施肥措施对氨气排放贡献的研究,获得辽河平原化肥施用本地化的氨排放因子,为大气环境和生态等领域的相关研究提供参考借鉴。【方法】于2018年5—10月在沈阳农业大学试验基地开展不同施肥措施下的氨气排放的大田试验,以基肥施树脂包衣缓释化肥、拔节期追施尿素为常规施肥方式,设置无氮处理（T0）、常规施肥减半（T1）、常规施肥+生物炭（T2）、常规施肥一次性施入（T3）、常规施肥（T4）5个处理。采用通气法在玉米全生育期内定时收集氨气,利用流动分析仪检测计算氨排放通量,同时测定土壤铵态氮含量。【结果】施基肥后氨挥发速率呈现双峰趋势,各处理分别于施基肥后第1—2天或第5—7天达到氨挥发速率最大值,施基肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥减半（T1）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥（T4）>无氮处理（T0）;施追肥后各处理均于第1—2天达到氨挥发速率最大值,追肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥（T4）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥减半（T1）>常规施肥一次性施入（T3）>无氮处理（T0）。氨挥发损失累积量表现为常规施肥+生物炭（T2)>常规施肥（T4）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥减半（T1）>无氮处理（T0）。各时期各处理间的土壤铵态氮含量差异并不显著,但土壤铵态氮含量和同时期土壤氨挥发速率呈现出相似的变化趋势,施追肥后两者的变化趋势比施基肥后更加相似。由于T1、T2、T4追肥期施尿素,尿素释放铵态氮比缓释化肥更加迅速,同时氨挥发也相对较快。整体来看,减少50%施氮量,氨挥发损失累积量只减少20%。各处理间生长季内氨挥发损失累积量差异显著,常规施肥+生物炭（T2）的氨挥发损失累积量最多,在施氮量相同的情况下,加施生物炭氨挥发损失累积量增加22%。全生长季施氮量相同的情况下,一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥的措施比以尿素作为追肥的措施的氨挥发累积量减少12%。【结论】氨挥发随着施氮量增加呈现边际递减效应。生物炭促进了农田氨挥发,玉米秸秆生物炭呈碱性,导致了氨挥发累积量的增加,但其具有孔隙度和比表面积大、吸附效果强的特点,可改良土壤和减少其他温室气体。一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥显著降低了氨挥发。