钙镁型秸秆生物炭肥缓释性能及其对玉米生长的影响

化肥的一次施用量过大造成面源污染,给生态环境带来了诸多负面影响,功能化生物炭是构建化肥缓释的重要材料,是生物炭基缓释肥开发的一条途径。该研究以玉米秸秆为炭原料,鸡蛋壳为钙原料,基于热解转化技术耦合氮磷的同步富集制备钙镁型秸秆生物炭肥(Ca/Mg-BCF)。通过温度和pH值对Ca/Mg-BCF缓释性能的影响试验、缓释动力学和淋溶模拟试验等,研究了Ca/Mg-BCF的缓释性能;结合表征技术,初步揭示其缓释氮磷的机理;利用盆栽试验考察了该炭肥与传统化肥对玉米生长影响。结果表明:Ca/Mg-BCF对N和P的缓释作用明显优于化肥(CF),Ca/Mg-BCF对N和P的释放率(5.90%和8.68%)在缓释48 h后,分别比CF降低了88.10个百分点和74.22个百分点;淋溶试验证明,Ca/Mg-BCF对N和P的累积释放率呈现缓慢增长的趋势;Ca/Mg-BCF对养分的释放受温度(10～40℃)的影响较小,其对N和P的释放分别在pH值为1～7和3～10之间较为平稳。Ca/Mg-BCF对N和P的缓释性能,主要受多种作用协同控制,包括鸟粪石等晶体的溶解速率、磷酸根的再沉淀、静电吸引以及生物炭的限域效应等...     

覆膜条件下铁改性磷负载生物炭对花生磷素利用及产量的影响

为探究覆膜条件下铁改性磷负载生物炭对花生植株磷素利用及产量的影响，该研究于2021和2022年设置盆栽裂区试验，研究不同覆膜方式(覆膜处理(M1)和无膜处理(M0))下，铁改性磷负载生物炭处理(常规施磷量+无生物炭处理(P1C0)、3/4常规施磷量+7.5 t/hm²铁改性磷负载生物炭处理(P2C1)、3/4常规施磷量+15 t/hm²铁改性磷负载生物炭处理(P2C2)、2/3常规施磷量+7.5 t/hm²铁改性磷负载生物炭(P3C1)、2/3常规施磷量+15 t/hm²铁改性磷负载生物炭(P3C2))对花生植株叶绿素含量、净光合速率、干物质积累量、磷素利用、土壤有效磷含量及花生产量的影响。研究结果表明，与M0处理相比，M1处理下花生苗期、花针期、结荚期和饱果期叶绿素含量与净光合速率分别提高了7.6%和29.1%、12.4%和25.9%、14.9%和16.0%、6.5%和14.8%，饱果期干物质积累量和产量分别提高了17.7%和18.8%(2 a平均)。同一覆膜方式下，从苗期至饱果期，花生净光合速率...     

农业废弃物制备生物炭方法及应用现状

农业废弃物是指在农产品生产、再生产过程中,由于资源的投入和产出的差异,导致资源利用中物质和能源的流失。农业废弃物产量日益增多,但没有得到合理利用,对环境造成污染。利用农业废弃物制备生物炭是一种有效的资源化利用方式,已成为国内外研究热点。本文主要归纳总结了农业废弃物制备生物炭的4种方法及其优缺点,并对生物炭在土壤改良、环境修复和气候变化的应用进行了分析,以期为生物炭在农业领域的应用开发提供依据。     

生物炭对干旱胁迫下咖啡苗生长及非结构性碳水化合物的影响

为明确在干旱胁迫下施用生物炭对咖啡苗生长及非结构性碳水化合物（NSC）含量的影响，以正常水分处理（W1：土壤水分为最大持水量的65%~70%，不施用生物炭；W2：土壤水分为最大持水量的65%~70%，施用相当于烘干土质量5%的生物炭）为对照，设置不同生物炭处理（D1：不施生物炭；D2：施用量为干土质量的5%）下进行持续干旱与复水的盆栽试验，干旱与复水共设4个处理，分别为持续干旱9 d（DL）、持续干旱13 d（DS）、持续干旱9 d+复水后3 d（DL+R）、持续干旱13 d+复水后3 d（DS+R），分析各器官（根、茎、叶）干物质量、NSC组分含量及其质量的变化。结果表明：与正常水分处理（W1）相比，持续干旱9 d时（DL），D1处理咖啡苗叶的可溶性糖含量、淀粉含量和NSC比率分别下降22.5%、21.1%和21.1%，根的可溶性糖含量和NSC比率分别显著提高8.7%和62.8%，茎的可溶性糖含量和NSC比率分别显著提高22.0%和28.2%。持续干旱13 d时（DS），D1处理较W1处理的根、茎、叶干质量和总干物质量分别下降30.6%、22.2%、34.8%和30.8%，叶的NSC含量和NSC比率分别下降23.7%和16.4%，根的NSC含量和NSC比率分别增加33.8%和57.9%；生物炭处理（D2）较不施生物炭的处理（D1）总干质量增加16.7%，根的NSC含量和茎的NSC比率分别下降18.0%和24.1%，叶的NSC含量和NSC比率分别增加22.8%和15.0%。持续干旱9 d复水后3 d时（DL+R），生物炭处理（D2）对各器官NSC含量恢复作用显著，且与正常水分处理（W1）间无显著差异；干旱13 d复水后3 d时（DS+R），不施生物炭处理（D1）的咖啡苗生长未恢复，而生物炭处理（D2）对咖啡苗恢复作用显著，D2较D1处理的总干质量增加20.3%，叶的NSC含量增加22.7%，根和茎的NSC含量分别下降11.8%和15.3%。可见，施用生物炭是增强咖啡抗旱性和减缓咖啡NSC组分剧烈变化的有效途径。     

生物炭对烤烟成熟期土壤养分及根际细菌群落结构的影响

采用大田小区处理方式,分别设置常规施肥(CK)和750 kg/hm~2生物炭+常规施肥(T)2组试验,探究生物炭对植烟土壤微生物群落和土壤养分的变化规律及其对烟叶质量的影响。结果显示:生物炭可以显著提高土壤pH、速效磷、速效钾和有机碳含量,促进烟株生长发育;与CK相比,生物炭处理后绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和厚壁菌门(Firmicutes)丰度增加,分别提高了1.82%、12.36%和64.55%;放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)丰度分别降低了2.02%和9.00%;聚类和主成分分析结果显示,烤烟根际土壤中优势细菌与土壤pH、速效钾、速效磷和有机碳均存在显著的相关关系,其中厚壁菌门(Firmicutes)、Myxococcota和Desulfobacterota与土壤pH、速效磷、速效钾和有机碳存在显著的正相关关系(P0.05),Bacterdidota与Patescibacteria与土壤pH、速效钾、速效磷和有机碳存在显著负相关关系;生物炭施用通过改善根系周围矿质营养和微生物群落进而提高烟叶质量。生物炭有利于成熟期土壤养分固持及根际促生细菌群落增加。     

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。     

木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响

为研究木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响,以玉米秸秆、牛粪作为发酵底物,以灌木生物炭、杨木生物炭、混合木屑生物炭作为添加剂,通过控制生物炭的种类、粒径以及灰分含量等关键因素,进行了批式厌氧发酵强化试验。结果表明：生物炭对厌氧发酵系统有重要影响,且粒径越小,产气能力越强。其中,杨木生物炭对厌氧发酵系统影响最大,不仅提升了厌氧发酵系统的甲烷累积产量（4.9%）、最大甲烷日产率（15.0%）以及水解速率（15.6%）,也缩短了发酵延滞期。此外,杨木生物炭的灰分含量对厌氧发酵也有重要影响。当灰分含量为2.6 g·L^-1时,对厌氧发酵系统影响最大,在提升厌氧发酵系统的缓冲能力、最大甲烷日产率（14.4%）的同时,也缩短了延滞期（11.8%）,灰分含量过高或过低均不利于系统产甲烷。     

生物炭施用下土壤微生物量碳氮的动态变化

为了研究生物炭施用量对整个玉米生育期内土壤微生物量及玉米产量的影响,采用田间定位试验,生物炭施用量设置0（BC0）、10（BC1）、20（BC2）和30（BC3） t·hm^-2共4个处理,测定不同处理下土壤微生物量碳、氮及其动态变化和收获后玉米的籽粒产量。结果表明,玉米生育期内各土层土壤微生物量碳随生物炭施用量的增加而增加;与BC0相比,施用生物炭对播种前土壤微生物量碳的影响最为显著,其中,BC3处理在0—10、10—20和20—30 cm土层的微生物量碳较对照分别增加103.2%、91.8%和158.5%。土壤微生物量氮和微生物量碳氮比的变化则与玉米生育期有关。从整个生育期来看,土壤微生物量碳、氮含量在播种前最低,在拔节期达到峰值,之后缓慢降低并保持相对稳定。在播种前,BC3处理土壤微生物商增幅最大,较BC0增加了59.5%,其他生育期土壤微生物商无显著变化。玉米籽粒产量随生物炭施用量的增加而增加,BC2和BC3分别较BC0显著增产11.2%和14.1%。因此,在土壤中施用生物炭可在一定程度上增加土壤微生物量,提高土壤肥力,增加作物产量,为该地区生物炭的合理施用提供理论依据。     

双孢菇菌糠生物炭吸附Pb2+机制及其环境应用潜力

为了有效去除水体中的重金属Pb~(2+),开发利用菌糠生物炭吸附剂,以双孢菇菌糠(MS)为原料,在350、550、750℃下限氧热解制备生物炭(MS350、MS550、MS750),并利用FTIR、XRD等技术对吸附前后的生物炭样品进行表征;通过批量吸附、定性和定量分析以及萃取实验,研究菌糠生物炭对Pb~(2+)的吸附特性、机理及吸附后样品的稳定性能。结果表明:随着热解温度的升高,样品的产率降低,pH值升高,芳香性增强。准二级动力学方程和Freundlich模型能够较好地符合MS350、MS550的吸附过程,而MS750以准二级动力学和Langmuir模型较好符合。相较于MS350和MS550,MS750吸附性能最好,经Langmuir模型拟合,MS750的最大吸附量为266.23 mg·g-1。溶液pH值影响生物炭的吸附性能,在pH值2.0～7.0的范围内,吸附量随溶液pH值升高而增加。机理分析表明:吸附机理包括矿物沉淀、阳离子交换、含氧官能团络合以及π电子配位;其中,矿物沉淀(CO_3~(2-), SO_4~(2-))是主要的吸附机制,其贡献率随热解温度升高而增加。萃取实验表明:经吸附后,3种生物炭上的Pb~(2+)均以酸溶态铅和非生物利用态铅为主,说明吸附后的铅具有较好稳定性能,两种形态的铅占总吸附量的大小顺序为:MS750(98.65%)MS550(95.91%)MS350(86.51%)。综合分析表明,MS750较其他温度生物炭不仅吸附性能更好,而且吸附后稳定性更强,故在环境应用上具有更大的潜力。     

盐碱胁迫下施加生物炭和减少氮肥用量对甜菜光合特性的影响

【目的】研究盐碱胁迫下施加生物炭和减少氮肥用量对甜菜光合特性的影响,为甜菜抗盐碱栽培及其生理研究提供理论依据。【方法】采用桶栽试验,共设7个处理,其中3个正常施肥处理(各施纯N 180 kg/hm²),分别为黑钙土处理(CK)、盐碱胁迫处理(ALK)及盐碱胁迫下施加3%生物炭处理(N180);4个盐碱胁迫下施加3%生物炭并减少氮肥用量处理,施肥量分别为162 kg/hm² (N162)、144 kg/hm² (N144)、126 kg/hm² (N126)、108 kg/hm² (N108),在甜菜6叶期开始取样,随后每隔20 d取样1次,共取样5次,分析盐碱胁迫下施加生物炭与减少氮肥用量对甜菜叶绿素含量、RuBP羧化酶活性、净光合速率、气孔导度、叶绿素荧光参数和干物质量的影响。【结果】盐碱胁迫处理显著抑制了甜菜的光合作用和干物质累积,施加3%生物炭能显著缓解盐碱胁迫对甜菜的影响。N162处理甜菜叶绿素含量较ALK处理高36.9%,N180处理甜菜RuBP羧化酶活性较ALK处理提高16.6%。盐碱胁迫下施加生物炭处理中,甜菜净光合速率、气孔导度、光系统Ⅱ最大光能转换效率 (F^v/F^m)、光系统Ⅱ实际光能转换效率(Y(Ⅱ))、光系统Ⅱ相对电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qL)、叶片干质量均以N180处理下最大,且随氮肥施用量的减少逐渐减低,但N162处理甜菜的RuBP羧化酶活性、净光合速率、F_v/F_m和Y(Ⅱ)与N180处理相比差异不显著。【结论】结合试验结果和生产成本认为,在盐碱胁迫条件下施加3%生物炭和162 kg/hm²氮肥能有效提高甜菜的光合作用。