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1.
玉米秸秆生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附机理研究   总被引:19,自引:7,他引:12       下载免费PDF全文
以玉米秸秆为原料,在350℃和700℃热解温度下分别制备了两种生物炭(BC350和BC700),并对其理化性质进行了表征.在700℃下制备的生物炭芳构化程度更高,疏水性更强,比表面积更大,孔结构发育更加完全.研究Cd(Ⅱ)在两种生物炭上的吸附发现,Two-site Langmuir吸附等温模型比One-site Langmuir吸附等温模型能更好描述Cd(Ⅱ)在生物炭表面的吸附.BC700对Cd(Ⅱ)的吸附容量大于BC350,解吸率远小于BC350,吸附效果更好;离子交换和阳离子-π作用两种吸附机理同时存在并共同作用,前者分别占BC350和BC700总吸附容量的13.7%和1.1%,后者分别占86.3%和98.9%,阳离子-π作用是最主要的吸附机理.红外光谱FTIR分析表明,生物炭表面的含氧官能团和π共轭芳香结构分别提供不同机理的吸附位点.由于具有更多的离子交换位点,BC350对Cd(Ⅱ)吸附受pH影响较BC700更大.  相似文献
2.
不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb2+、Cd2+的吸附   总被引:14,自引:11,他引:3       下载免费PDF全文
为研究秸秆生物质炭的性质特征对其吸附重金属的影响,在限氧条件下将粉碎的小麦、水稻、玉米秸秆于450℃热裂解制备三种秸秆炭。研究了三种秸秆炭对溶液中Pb2+、Cd2+的吸附特性,并对其性质特征进行了测定分析。结果表明:三种秸秆炭对Pb2+、Cd2+的吸附符合准二级动力学模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb2+的吸附速率分别为0.044、0.019、0.012 mg·g-1·h-1,对Cd2+的吸附速率分别为0.195、0.164、0.070 mg·g-1·h-1.三者对不同浓度下Pb2+、Cd2+的吸附符合Langmuir等温吸附模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb2+的吸附容量分别为99.65、110.31、88.82 mg·g-1,对Cd2+的吸附容量分别为30.64、29.39、21.47 mg·g-1;在溶液pH 2.5~3.5时,三者对溶液中Pb2+、Cd2+的去除率急剧增加。小麦和水稻秸秆炭含有较高的碳酸盐、磷酸盐等无机矿物组分以及相对较高的阳离子交换量,对溶液中的Pb2+、Cd2+的去除可能是由于化学沉淀作用较强烈,而玉米秸秆炭的有机碳及官能团含量较高,孔隙结构较好,比表面积大,可能主要通过表面吸附及官能团的络合作用去除溶液中Pb2+、Cd2+.  相似文献
3.
生物炭与农业环境研究回顾与展望   总被引:10,自引:8,他引:2       下载免费PDF全文
本文综合分析、评述了生物炭在农业环境领域应用的主要研究进展,从生态安全和可持续发展视角,探讨了生物炭对农业生态环境系统的重要影响和潜在价值,并对其应用前景进行了客观、深入、综合的分析。认为生物炭在治理农业面源污染、提升耕地质量、修复重金属污染农田、应对气候变化、维持和稳定农业生态系统功能及保障农业环境安全等方面具有重要意义和应用价值。结合我国农业发展现状,提出了未来生物炭在农业环境领域的研究方向和发展重点,旨在为生物炭的应用及产业化发展提供参考。  相似文献
4.
采用室内土柱模拟淋溶方法,研究生物炭对不同土层土壤淋溶液体积以及铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)淋失量的影响。实验所用的生物炭以玉米秸秆(炭化温度500℃)为原料制成,分别按照炭土质量比0(T1)、1%(T2)、2%(T3)和4%(T4)施用于褐潮土中。结果表明:淋溶实验过程中,淋溶初期生物炭对土壤NH+4-N和NO-3-N的固持作用比较明显,且对NH+4-N的固持主要发生在0~10 cm土层,而对NO-3-N的固持主要发生在10~40 cm;生物炭能够有效增加土壤的持水能力,与不添加生物炭处理(T1)相比,T2、T3、T4处理的土柱累积淋溶液体积分别减少了10%、20%、26%,无机氮素淋失量显著降低,分别减少27%、48%、61%;无机氮素淋失量的减少主要来自NO-3-N,相对于不添加生物炭处理,T2、T3、T4处理NO-3-N累积淋失量分别为62.4、44.4、34.5 mg,分别减少了28%、49%、58%。总的来说,土壤中添加玉米秸秆生物炭能够有效降低土壤无机氮素的淋失风险。  相似文献
5.
施用生物炭后塿土土壤微生物及酶活性变化特征   总被引:9,自引:4,他引:5       下载免费PDF全文
以小麦-玉米轮作试验为研究对象,探究了施用不同量生物炭对塿土土壤生物活性动态变化的影响。生物炭用量设5个水平:B0(0 t·hm-2)、B20(20 t·hm-2)、B40(40 t·hm-2)、B60(60 t·hm-2)和B80(80 t·hm-2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明:生物炭可显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶和玉米收获后碱性磷酸酶活性,但对蔗糖酶和小麦季碱性磷酸酶活性影响不显著,且显著提高土壤酶指数;提高土壤微生物量碳氮含量,用量为80 t·hm-2时效果最显著,但降低土壤微生物量碳氮比;显著增加土壤三大类微生物类群的数量,增幅随其用量的增加而增加。动态变化显示,越冬期的土壤微生物量碳氮含量最低,但微生物量碳在拔节期出现高峰,而土壤微生物量氮在返青期出现高峰,与作物生育旺盛时期一致;显著减少微生物量碳和微生物量碳氮比的季节波动。施用生物炭可显著改善土壤微生物和酶活性,土壤酶指数为土壤酶活性的综合表征,可全面反映土壤酶活性对生物炭的响应特征,能够作为一种土壤质量评价方法。  相似文献
6.
【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土p H、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳(MBC)的影响,及其对磷脂脂肪酸(PLFA)表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理:对照(CK)、添加水稻秸秆炭300℃(RB300)、400℃(RB400)、500℃(RB500)和添加玉米秸秆炭300℃(CB300)、400℃(CB400)、500℃(CB500)。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤p H值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭(300℃)的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%(P<0.05)。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌(G-)、革兰氏阳性细菌(G+)、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃<400℃<500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。  相似文献
7.
生物炭对土壤氨氮转化的影响研究   总被引:8,自引:6,他引:2       下载免费PDF全文
通过测定NH3挥发和氯仿灭菌试验,探讨了生物炭如何通过影响NH3挥发和微生物来影响土壤中NH4+-N的变化,为研究生物炭对土壤外加N素的影响机制提供一定理论依据.结果表明:生物炭加入稻田土后,土壤中KCI浸提态的NH+4-N含量减少34%,其中由于微生物作用受到影响而引起的NH4+-N减少约占总减少量的42%.生物炭加入红壤后,KCl浸提态的NH4+-N含量减少了13%,生物炭对红壤中微生物影响不大.生物炭使两种土壤的pH值升高,引起NH3的挥发,生物炭处理的稻田土和红壤外加NH3-N累计挥发量分别为未加生物炭时的7.8倍和1.7倍.  相似文献
8.
生物炭作为土壤改良剂对酸性土壤改良研究有较多的报道,但是关于北方石灰性土壤研究报道很少,通过田间小区试验研究生物炭不同施用量对陕西关中塿土土壤含水量、有机碳和速效养分含量的影响.试验处理为:不施生物炭(CK)、生物炭施用量1000 kg·hm-2(T1)、5000 kg·hm-2(T2)、10 000 kg·hm-2(T3)、20 000 kg·hm-2(T4),3次重复,随机区组排列,小麦生育期定期采样(分蘖期、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期).结果表明:小麦生育期内,不同处理土壤含水量随生物炭施用量提高呈先降低后升高趋势,T4最高,T2最低;土壤有机碳含量表现为T4>T3>T2>T1>CK;土壤碱解氮和有效磷含量均随着生物炭施用量的增大呈先增加后降低趋势,处理T1最高,T4和CK最低;土壤速效钾含量T4>T3>T2>T1>CK.综合来看,在上述研究条件下,生物炭高施用量比低施用量有利于提高土壤含水量、土壤有机碳和速效钾含量,但在生物炭低施用量下土壤碱解氮和有效磷含量显著增高.  相似文献
9.
为了促进生物炭研究和农用,采用盆栽试验研究了两种生物炭基氮肥及相应生物炭对土壤部分化学性质、养分状况及作物产量的影响.试验结果表明:施用生物炭基氮肥可显著提高土壤有机碳含量,提高土壤pH值、阳离子交换量、土壤速效磷、速效钾和矿质态氮含量,增强土壤保肥能力,促进作物增产.生物炭对土壤化学性质和养分状况虽有一定改善作用,但作物增产效应不明显甚至减产.因此,将生物炭与肥料复合制成生物炭基肥料不但可以保持生物炭改良土壤的功能,还可促进作物生长和增产,有利于生物炭农用效益的提升.  相似文献
10.
【目的】研究生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成、稳定性以及不同粒级团聚体有机碳分布的影响,为砂姜黑土黏板障碍因子改良和合理培肥制度建立提供科学依据。【方法】在光照培养室内用砂姜黑土进行的培养试验,试验设置4个处理:对照(不施有机物料,CK)、单施生物炭(5%生物炭,B)、单施秸秆(1.5%玉米秸秆,S)和生物炭与秸秆配施(5%生物炭+1.5%的玉米秸秆,BS)。培养6个月后采集土壤样品,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定各粒级土壤团聚体有机碳含量。【结果】不同有机物料处理对>2 mm团聚体含量影响较大,其中施用秸秆显著提高了该粒级团聚体含量。单施生物炭有利于0.053—0.25 mm粒级团聚体含量的增加;施用秸秆有利于0.5—2 mm团聚体含量的增加,较对照显著增加14%—68%。单施生物炭对平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和大于0.25 mm团聚体含量(R0.25)无显著影响,单施秸秆和生物炭与秸秆配施则显著提高了MWD、GMD和R0.25。同时,各有机物料施用都显著降低了团聚体分形维数(D)。与对照相比,各有机物料处理土壤有机碳含量都显著提高,其中生物炭与秸秆配施处理含量最高,较对照提高了160%。各有机物料处理不同粒级团聚体中有机碳含量也显著提高,与对照相比,各粒级有机碳含量提高了54%—353%。随土壤粒径的增大,添加生物炭处理不同粒级团聚体有机碳含量分布呈现"V"型趋势,单施秸秆处理呈逐渐增加趋势。大团聚体有机碳的贡献率为S处理>BS处理>CK处理>B处理,微团聚体则表现出相反的规律。0.5—1 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,为6%—33%。【结论】单施生物炭对土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性的影响不显著,而生物炭与秸秆配施不仅能提高土壤大团聚体含量,增加土壤团聚体的稳定性,而且提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,改善了土壤性状。相比之下,生物炭与秸秆配施是改善砂姜黑土结构和提升碳水平的最佳培肥措施。  相似文献
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