生物炭对土壤肥力及作物产量和品质影响的研究进展

生物炭是由生物材料在厌氧或无氧条件下,经高温热解产生的一类富含碳素、孔隙发达、比表面积巨大、高度芳香化、性质稳定的固态多功能材料。生物炭施入土壤具有改善土壤结构、增强蓄肥保水能力、提高土壤养分含量、促进植物菌根生长,进而提高作物产量和品质的作用。本文从生物炭的性质特征以及生物炭对土壤理化性质和养分、作物产量和品质的影响等方面综述了生物炭对土壤肥力及作物产量和品质影响的研究进展,分析现有研究的不足,指出了未来生物炭应用的研究方向,为生物炭的推广应用提供了参考。     

生物炭对土壤肥力及作物产量和品质的影响研究进展

生物炭是在厌氧或无氧条件下,由生物材料经高温热解产生的一类富含碳素、孔隙发达、比表面积巨大、高度芳香化、性质稳定的固态多功能材料。生物炭施入土壤具有改善土壤结构、增强蓄肥保水能力、提高土壤养分含量、促进植物菌根生长,进而提高作物产量和品质的作用。本文从生物炭的性质特征以及生物炭对土壤理化性质和养分、作物产量和品质的影响等方面综述了生物炭对土壤肥力及作物产量和品质影响的研究进展,分析现有研究的不足,指出了未来生物炭应用的研究方向,为生物炭的推广应用提供了参考。     

生物炭对土壤肥力、作物产量及品质的影响研究

生物炭属于多功能材料,含有大量碳素、含氧官能团,而且其孔隙结构较为发达,性质也较为稳定,当农作物废弃物、植物落叶以及禽类粪便等处于厌氧、无氧状态时,经过高温热解就能够获得生物炭.本文主要研究生物炭对土壤肥力、作物产生的具体影响,确保其能够在农业生产、土壤改良中起到一定的促进作用.     

生物有机肥对土壤肥力以及玉米产量的影响

为了探究生物有机肥对土壤肥力以及玉米产量的影响,在郧阳区以嘉博文生物有机肥为试验材料,选取玉米为试验作物,分别进行底肥与追肥部分替代化肥试验。结果表明玉米的生长情况以及产量较对照都有所提高或基本持平;土壤p H值下降0. 3～0. 5,有机质、全氮、速效钾、缓效钾、有效磷的含量均有所提高,提高范围为1. 42%～11. 65%不等。将土壤改良情况与玉米生长情况综合对比,施用生物有机肥对土壤肥力及玉米产量均有积极作用,且当生物有机肥用作底肥时效果要好于追肥。     

生物炭配施化肥对土壤肥力及玉米生长的影响

采用盆栽试验,以果园废弃枝条生物炭为试材,研究了不同用量生物炭与化肥配施(生物炭用量设4个水平(B0. 0 g/kg、B1. 1.25 g/kg、B2. 5 g/kg、B3. 20 g/kg),化肥用量设2个水平(F0. 0 g/kg、F1.当地推荐施肥0.27 g/kg,共组合为8个处理))对玉米田土壤肥力、玉米干物质量及养分含量、玉米根系形态性状变化的影响。结果表明,生物炭与化肥配施在一定程度上改善了土壤理化性质,显著提高了土壤有机碳、全氮、碱解氮含量,但对速效磷、速效钾含量和p H的影响差异不显著;生物炭配施化肥促进了玉米对氮素、磷素的吸收,对钾素及玉米生物量的影响差异不显著;生物炭配施化肥增加了玉米总根长和根表面积,但对根直径及根体积影响差异不显著。研究结果可为生物炭在农业生产中的大规模应用及玉米高效增产提供技术支撑。     

单季施用生物炭提高土壤肥力及小麦玉米轮作周年产量

在全球变暖的背景下,生物炭在固碳减排、持水保肥、提高作物产量等方面发挥重要作用,而在小麦玉米轮作系统中关于生物炭施用对土壤养分持留及作物产量持续影响尚不明确。为探明单季生物炭还田对鲁西平原石灰性潮土区冬小麦—夏玉米轮作系统土壤养分及作物产量的影响,通过盆栽试验,设置4(B1)、8(B2)、16(B3)、24(B4)、32(B5)、40(B6)t/hm²等6种不同的玉米秸秆生物炭(450℃)施用量,以未施用生物炭作为对照(CK),研究冬小麦单季施用生物炭对土壤养分、冬小麦及夏玉米产量的影响。结果表明,施用生物炭可以提高土壤养分含量,而对土壤pH值、电导率(EC)和硝态氮(NO^-₃-N)含量的影响与对照相比差异不显著,B6处理显著提高了土壤铵态氮(NH⁺₄-N)、速效钾(AK)、有机碳(SOC)及水溶性有机碳(DOC)的含量。施用生物炭可以增加冬小麦—夏玉米籽粒产量,冬小麦季B4处理显著增产50.82%,夏玉米季B3、B4、B5、B6处理分别显著增产45.62%、54.69%、57...     

生物炭对土壤理化性质及玉米产量的影响

为了解秸秆生物炭对土壤容重、pH值、土壤性状、重金属生物有效性以及玉米产量的影响。在甘肃省酒泉市城郊农场开展不同生物炭量的试验研究。结果表明,施入生物炭后能显著改变土壤性状,有机质、速效磷、碱解氮、速效钾含量分别提高了3.3%～4.7%、11.1%～32.8%、0.5%～4.7%、26.7%～35.6%,且施入量越高影响越显著(T4>T3>T2>T1),土壤容重降低3.5%～6.3%、pH值提高1.8%～3.0%;施生物炭后对玉米产量没有显著影响,T4处理产量最高,比T1增产2.5%;施入不同量的生物炭可不同程度的降低土壤中重金属生物有效性。研究为生物质炭在河西走廊寒旱农业区土壤改良方面的应用提供了试验依据。     

生物炭对夏玉米生长和产量的影响

通过大田试验,在夏玉米(Zea mays L.)主要生育时期测定叶片叶绿素含量、净光合速率、叶面积指数(LAI)、干物质重等指标,在成熟期测定产量,分析生物炭不同施用量[0(CK)、1000 kg·hm-2(T1),5000 kg·hm-2(T2),10 000 kg·hm-2(T3)]对夏玉米生长和产量的影响。结果表明,不同量的生物炭施用均能显著提高夏玉米产量,其中T1增产幅度最大,达8.8%;产量构成因素表现为穗粒数T3显著高于T1和CK,百粒重T1显著高于T3和CK。生物炭显著影响LAI、叶片净光合速率、叶绿素含量、干物质积累等指标,T2、T3处理能显著增加夏玉米地上部干物质重,在各生育时期分别高于对照9.2%~20.5%和11.5%~36.7%;在生长前期表现为高生物炭施用量更有利于叶面积指数的增加和光合速率的提高,但生长后期,较低量的生物炭施用更有利于叶片的持绿和光合作用的持续,而较高量的生物炭施用下生育后期植株有早衰迹象,从收获指数来看,T1收获指数达57.4%,分别显著高于T2、T3和CK8.3%、13.2%和6.5%,这表明低施用量生物炭更有利于夏玉米光合产物向籽粒的转运。综合来看,生物炭施用有利于夏玉米的干物质积累,尤其是较低的生物炭施用量更有利于后期叶片光合性能的维持和籽粒产量的提高。     

生物炭对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

为明确半干旱地区草甸土玉米栽培过程中生物炭的最佳施用量,进行了田间小区试验,研究了生物炭不同施用量(0 t/hm~2、10 t/hm~2、20 t/hm~2、40 t/hm~2、80 t/hm~2)对土壤养分、土壤酶活性及产量的影响。结果表明:施用生物炭对土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有提高作用,且均与施炭量成正相关。但土壤有效磷含量在生物炭施用量80 t/hm~2时最显著。土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性也均表现为施炭量80 t/hm~2促进作用更明显,且持续时间更长。不同生物炭施用量对玉米产量均有促进作用,10 t/hm~2、20 t/hm~2、40 t/hm~2、80 t/hm~2处理玉米产量分别较对照增加了1.16%、9.97%、28.53%、42.13%。因此,生物炭的施用改善了土壤养分状况、提高了土壤酶活性、促进了产量形成,在0～80 t/hm~2的施用范围内,随着生物炭施用量的增加,其作用效果更为显著。     

生物炭对土壤肥力与环境的影响

生物炭是生物体在完全或部分缺氧环境中经高温裂解后形成的含碳率较高的产物。目前对生物炭的研 究仍属于起步阶段,不同学科领域采用不同研究方法和手段,研究结论也不尽一致。阐述了目前生物炭对土壤结构、 土壤污染、土壤碳氮转化过程以及生物炭施用对土壤微生物群落、酶活性等方面的国内外研究进展,并且提出目前 生物炭在改土培肥研究过程中存在的问题,以期为今后生物炭的研究工作提供理论指导。     

腐植酸复混肥对玉米产量及土壤肥力的影响

采用田间试验法,研究不同腐植酸含量的腐植酸复混肥对玉米生物性状、产量、经济效益、氮素利用率及土壤肥力的影响。结果表明,随着腐植酸含量的增加,玉米穗长、穗围、百粒质量均有不同程度增长;产量、产投比较CK和NPK处理呈增长趋势;腐植酸与无机复混肥配施还可显著增加玉米根、茎秆和籽粒中的氮含量,促进根和茎秆中的氮向籽粒中转移,氮素利用率较NPK处理提高11.93～23.37百分点;腐植酸在改良土壤方面具有重要意义。综合考虑玉米产量和氮素利用率,复混肥中含有20%～25%的腐植酸为玉米的最佳肥料。     

生物有机肥对甜玉米产量及土壤肥力的影响

采用田间试验方法,研究了生物有机肥在甜玉米上的应用效果.结果表明,施用生物有机肥的产量比空白对照增产133.33%,达极显著水平;比施用生物有机肥基质增产7.47%,产量差异达到显著水平.与生物有机肥基质、常规施肥和空白对照相比,土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高1.27%、4.82%、6.22%,3.16%、2.08%、10.11%,6.15%、1.54%、22.47%,5.66%、4.35%、16.67%;施用生物有机肥每千克氮磷钾纯养分分别比施用生物有机肥基质和常规施肥提高肥效13.73%、56.76%,取得较好的经济效益.     

免耕覆盖对玉米产量及土壤肥力的影响

在10a玉米连作的基础上,研究免耕覆盖和传统耕作对玉米产量和养分吸收的影响及土壤养分的变化。结果表明:免耕覆盖可以增产1 012.5kg/hm2,增产率为17.6%。免耕覆盖可以减少玉米根部和茎叶对氮素的吸收,从而增加玉米籽粒中氮素含量;同时可以促进茎叶中的钾元素向籽粒和根部转移。免耕覆盖土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮含量比传统种植分别增加38.7%、22.8%、67%、41.6%,速效钾增幅较小,为3.0%,速效磷含量则表现为传统耕作比免耕覆盖高出1.20mg/kg。在免耕覆盖和传统耕作下,土壤硝态氮含量随土层深度的增加,均呈现先升高后降低的趋势,并且不同层次之间差异显著;免耕覆盖在110cm左右出现最大累积峰,而传统耕作最大累积峰出现在60cm左右。     

生物炭及炭肥对玉米苗期性状的影响

本文采用盆栽试验,研究施入化肥、生物炭、生物炭肥对玉米苗期性状的影响。研究表明:生物炭肥、生物炭、化肥对玉米出苗率、植株和根系鲜重、干重、根系活力均较对照有促进作用,且这种促进效应表现为生物炭肥化学肥料生物炭。     

生物炭对玉米根系生长和氮素吸收及产量的影响

为了评估生物炭在玉米生产上的应用潜力与价值,探究生物炭对玉米根系生长、氮素吸收及产量的影响。采用田间试验,设置单施氮肥处理(N)和生物炭与氮肥配施处理(NS),以不施氮肥不施生物炭处理为对照(CK),分析施炭条件下,土壤理化性质,玉米根系生长、氮素吸收及产量的变化规律。结果表明:生物炭与氮肥配施显著降低土壤的容重,增加土壤的全氮和有机碳含量,促进灌浆期根系对氮素的吸收和籽粒氮素的积累;增加玉米灌浆期的总根长、根表面积及根系活跃吸收面积;与单施氮肥相比,生物炭与氮肥配施显著增加玉米的百粒重6.03%,提高玉米产量9.06%。相关分析表明,施用生物炭对玉米根系特征有显著正效应,从而促进根系对氮素的吸收和籽粒氮素的积累。可见,与单施氮肥相比,生物炭与氮肥配施可促进玉米根系生长和对氮素的吸收利用,提高玉米的产量。     

秸秆还田对玉米产量形成及土壤肥力的影响

为有效利用秸秆资源,以研究最佳的秸秆还田方式,以玉米为研究材料,采用大田试验研究秸秆还田方式和数量对下茬作物产量构成因子及土壤肥力的影响。结果表明:鲜秸秆还田表现出对玉米株高、叶面积和产量构成因子(穗重、穗粒重、穗长、穗粗等)的促进作用,同时,半量秸秆还田对玉米产量的作用与腐熟猪粪的作用相当;半量秸秆还田对土壤碱解磷有促进作用,腐熟秸秆还田对土壤碱解氮的含量有一定提升作用。此试验条件下,半量鲜秸秆还田更有利于玉米产量的形成和肥力的提升。     

酵素炭对马铃薯及玉米产量的影响

为了明确酵素炭对马铃薯和玉米产量的影响,于2017年进行了应用试验。结果表明,酵素炭对玉米起到了增产的作用,其适宜施用量为10 800 kg/hm~2;对马铃薯反而起到了减产作用,不适宜在马铃薯上施用。     

生物炭对圣女果品质及产量的影响

近年来,我国高度重视环境保护型农业的发展,颁布了相关的农业发展政策,显著地改善了农村的发展环境,提高了农村的经济产出水平。圣女果具有较高的食用价值和观赏价值,本文分析了生物炭对圣女果形态、营养含量和产量的影响。