生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

高炭基肥配施氮肥对牡丹江烤烟生长及产量和质量的影响

采用田间试验,设置4个处理[CK(常规施氮量,不施高炭基肥)、T1(常规施氮量,900 kg·hm~(-2)高炭基肥)、T2(85%常规施氮量,900 kg·hm~(-2)高炭基肥)、T3(70%常规施氮量,900 kg·hm~(-2)高炭基肥)],研究了减氮配施高炭基肥对牡丹江烤烟生长和产量、质量的影响。结果表明,T1处理烤烟各生育时期的农艺性状均有所提高,T3处理对烤烟的生长产生了负面效应;T1处理显著提高了中上部叶总氮含量(1.59%,1.65%)、烟碱含量(1.71%,1.99%),T1和T2处理显著提高了中部叶钾含量(1.68%,1.69%);与CK相比,T1处理中上部叶感官评吸总得分均有显著提高,增幅分别为4.06%和5.92%,其烟叶产量、产值及中上等烟比例均有所提高。在牡丹江烟区白浆土条件下,控制总施氮量为45 kg·hm~(-2)、高炭基肥料施用量为900 kg·hm~(-2)时,有利于促进烤烟生长、提高经济效益、改善烟叶品质。     

热解温度对玉米秸秆生物炭稳定性的影响

为了探究热解温度对生物炭稳定性的影响,选用玉米秸秆作为生物质原料,分别在300、500、700℃条件下热解制备生物炭。利用元素分析仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)表征生物炭的结构和性质,采用H_2O_2和K_2Cr_2O_7氧化法测定生物炭的抗氧化能力。结果表明,生物炭的C含量随热解温度的升高而增加,H和O含量以及H/C和O/C之比则随热解温度的升高而降低,说明了生物炭的芳香化程度增加,稳定性增强。FTIR结果表明,随着热解温度的升高,生物炭中的—OH、C—O—C和—CH等不稳定性集团减少甚至消失。TGA分析表明,随着热解温度的增加,生物炭质量损失由42.9%降低至14.67%,其700℃制备生物炭热稳定性最强。H_2O_2和K_2Cr_2O_7抗氧化结果表明,500℃条件下制备的生物炭的碳损失量最低,分别为7.19%和6.02%,其抗氧化能力最强。     

改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以小麦秸秆为原料,通过高温热解和硝酸改性得到小麦秸秆生物炭吸附材料,将其应用于水中重金属六价铬[Cr(Ⅵ)]的处理,研究改性时间、溶液初始pH值、投加量对吸附效果的影响,并采用Freundlich和Langmuir等温吸附方程对等温吸附过程进行拟合。扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)表征结果表明,采用硝酸改性后的小麦秸秆生物炭内部结构舒展,孔隙丰富,具有更大的吸附空间,更有利于材料对Cr(Ⅵ)的吸附作用。批量处理吸附试验结果表明,对于50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,改性小麦秸秆生物炭的最佳吸附条件为pH值3、吸附剂用量0.6 g、吸附时间12 h。等温吸附试验结果表明,吸附过程更符合Freundlich模式,最大吸附量可达到41.938 mg/g。     

生物炭裂解温度和施用水平对土壤导水率的影响

为定量研究生物炭对土壤导水率的影响机制,采用控制生物炭的裂解温度为200、400、500、600℃,生物炭的施用水平为2%、5%(质量比)的方法,利用HYPROP实时测定土炭混合物在蒸发过程中张力的变化,并开展了一系列的相关试验,研究分析生物炭对土壤非饱和导水率的影响机制,以及生物炭裂解温度和生物炭施用水平与土壤非饱和导水率之间的定量关系。结果表明:(1)在低生物炭(2%)施用水平下,生物炭的裂解温度越高对土壤的持水能力改良效果越好;(2)在高生物炭(5%)施用水平下,裂解温度为400℃时制备出的生物炭,对土壤持水能力的改良效果最好;(3)生物炭对土壤导水率的影响同时受到生物炭施用水平和生物炭裂解温度2个因素的共同作用。     

标准不等于科学

<正>近日圈里人热议的恐怕就是《新标准摘硝基肥"致癌"帽》的一篇文章,最早文章发出来时,有朋友感慨,利益集团的力量太大了,被宣传了多年的硝基肥导致农产品硝酸盐超标,从而可能引起致癌的消息被"否定"。从理论上讲确实没有证据表明硝酸盐直接有致癌作用,也没有明确表明硝酸根离子一定会引起农产品硝酸盐超量。之前很多人在面对来势汹汹的硝基肥建设时,会用绿色食品生产标准要求不允许使用硝基肥为炮弹攻击部分企业,现在炮弹没了,是不是又一轮投资要进入了呢?     

氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦产量及氮素利用的影响

于2019—2021年采用再裂区设计,设置氮肥、生物炭和脲酶抑制剂3个因素,主处理设5个氮水平：0、75、150、225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2,副处理设2个生物炭水平：0 t·hm^-2和7.5 t·hm^-2,副副处理设2个脲酶抑制剂水平：0%和2%,共20个处理,研究氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦轮作体系作物产量和氮肥吸收利用的影响。结果表明,施用生物炭显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量、氮肥表观利用率、氮素收获指数以及夏玉米地上部生物量,较不施生物炭处理分别增加4.4%和2.9%、2.3%和3.0%、25.8%和13.5%、4.9%和6.1%、4.5%;氮肥单独配施生物炭可显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,且氮肥和生物炭具有显著的交互效应。施用脲酶抑制剂显著增加夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,较不施脲酶抑制剂处理分别提高1.5%和3.0%;氮肥单独配施脲酶抑制剂可提高夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,但氮肥与脲酶抑制剂无显著...