生物炭对土壤肥料的作用及未来研究方向

随着农业生产技术水平的不断提升,先进科学技术逐渐应用于农业生产过程中,并且应用范围不断扩大,推进了我国农业的进一步发展。生物炭是在科学技术高速发展的背景下,应用于土壤改良中的一种新型物质。主要就其对土壤肥料的作用和未来研究方向展开探讨,旨在充分发挥生物炭的积极作用,推动我国农业的进一步发展。     

生物炭对重金属镉污染土壤中玉米生长的影响

为了揭示原始生物炭和铁改性生物炭对重金属镉污染土壤中玉米生长的影响,本研究共设置5个处理,分别为：(1) CK组,土壤样品不添加任何改良剂;(2) 3%OB组,土壤样品添加3%原始生物炭;(3) 5%OB组,土壤样品添加5%原始生物炭;(4) 3%IMB组,土壤样品添加3%铁改性生物炭;(5) 5%IMB组,土壤样品添加5%铁改性生物炭。播种时间为2022年5月3日,定苗时间为2022年5月21日,收获时间为2022年9月6日。分别测定了各处理组玉米的农艺性状、土壤理化性质、土壤有效态镉和籽粒镉含量。结果显示,原始生物炭和铁改性生物炭均促进了镉污染土壤中的玉米生长,提高了镉污染土壤的pH值,升高了镉污染土壤的电导率,升高了镉污染土壤的有机质含量,降低了镉污染土壤的养分,降低了镉污染土壤有效态镉和籽粒镉含量。与原始生物炭相比,铁改性生物炭促进了镉污染土壤中的玉米生长,提高了土壤pH值,降低了土壤养分,降低了土壤有效态镉和籽粒镉含量。本研究表明,与原始生物炭相比,铁改性生物炭能有效促进镉污染土壤中玉米的生长,提高土壤pH值和养分,降低土壤有效态镉和籽粒镉含量。铁改性生物炭可能是更有利于促进...     

生物炭对土壤微生物影响的研究进展

生物炭的施用改变了土壤的理化性质,刺激了土壤微生物的活动,从而影响土壤质量和植物生长。通过研究生物炭对土壤微生物的影响,可以更好地理解生物炭与土壤以及植物之间的相互作用具有重要的意义。然而,生物炭对土壤特性的研究比较多,但对土壤微生物的研究比较少。本文主要从以下几个方面进行相关介绍：（1）生物炭施用对土壤理化性质的影响;（2）生物炭施用对土壤微生物生长的影响;（3）生物炭施用对土壤微生物群落多样性的影响;（4）生物炭施用对土壤微生物酶活性、微生物活性和生态功能的影响。主要论述了生物炭对土壤微生物的研究进展,并对其应用前景进行了预测,为中国农田生态系统的建设和发展奠定了基础。     

生物炭与肥料对水稻抗倒伏和氮素利用率影响的研究进展

水稻是最重要的粮食作物之一,全球1/2以上人口以大米为主食,其稳定的产量和较高的品质对于解决我国人民温饱问题以及提高农户经济效益具有重要意义。然而如今水稻倒伏现象愈发严重,并且氮肥过量施用导致水稻氮素利用率低、减产等。文章总结了生物炭与肥料的现有研究,综述了生物炭和肥料对水稻生长发育、氮素利用率以及抗倒伏的影响,以供参考。     

生物炭施入对盐碱土壤影响的研究现状

盐碱土壤是中国重要的一种中低产土壤类型,由于土壤退化,盐碱地成了重要的后备耕地资源。生物炭作为农业的土壤改良剂、碳封存体和肥料的缓释载体越来越被广泛地认识和关注,在促进农业可持续发展中前景重大。通过综合分析生物炭的施加对盐碱土壤的物理化学性质、养分含量变化、微生物方面及作物生物量的研究进展,分析生物炭在盐碱地的改良效果,总结了生物炭在盐碱地改良的可能机制,以期为盐碱地的治理提供参考。     

生物炭对盐碱地土壤微生物活性和桔梗生长的影响

为了揭示原始生物炭和磷酸改性生物炭对对盐碱地土壤的修复作用及对桔梗(Platycodon grandiflorus)生长的影响。本研究分别使用原始生物炭(1%, 2%, 3%)和磷酸改性生物炭(1%, 2%, 3%)处理盐碱地土壤种植的桔梗。分别检测了不同处理组的土壤理化性质、微生物群落功能多样性、酶活性和桔梗农艺性状。结果显示,原始生物炭和磷酸改性生物炭均降低了盐碱地土壤pH值,提高了土壤养分、微生物群落功能多样性、酶活性,促进了盐碱地土壤中的桔梗生长。与原始生物炭相比,磷酸改性生物炭对盐碱地土壤pH值的降低作用更明显,土壤有效磷含量、微生物群落功能多样性和酶活性更高,因此更能促进盐碱地土壤中桔梗的生长。磷酸改性生物炭可能是一种提高桔梗耐盐性和修复盐碱地土壤的改良剂,具有较高的研究价值。     

秸秆生物炭对黄土区农田土壤养分和作物生长的影响

旨在探索生物炭对黄土区农田的具体应用效果。采用大田试验,在不施氮肥和施氮肥(187.5 kg/hm2)处理下,分别设计了不同生物炭用量(0、6、12、24、48 t/hm2)试验,来观察对黄土高原农田土壤养分和玉米生长的影响。结果发现：当施入187.5 kg/hm2氮肥时,24~48 t/hm2范围内的生物炭施用量对土壤养分促进作用效果最佳,其中48 t/hm2时全氮超出对照26.6%,碱解氮可超过对照约27.67%;6~12 t/hm2的范围时,玉米茎粗、叶绿素在生长中期均相对处于优势,且玉米养分含量和产量结果优于生物炭量大的处理。不施氮的情况下,生物炭也可促进土壤和玉米籽粒养分的积累。其中6~12 t/hm2时,土壤和玉米籽粒养分含量相对较高;24~48 t/hm2时玉米产量结果最佳,比对照高1468.2 kg/hm2,约13.39%。结果表明,生物炭的添加对土壤的养分影响较大,且一定程度上依赖于氮肥的投入情况。     

不同轮耕方式与生物炭对土壤酶活性、土壤养分及小麦和玉米产量的影响

通过研究豫东平原不同轮耕方式与生物炭对土壤酶活性、养分及小麦和玉米产量的影响,为该地区选择适宜的耕作与培肥制度提供理论依据。采用3年田间定位试验,以小麦旋耕玉米免耕不施生物炭（RB0）为对照,设置3种生物炭用量（B1：2.5t/hm²,B2：5.0t/hm²,B3：7.5t/hm²）和2种轮耕耕作方式（R：小麦旋耕玉米免耕,D：小麦深翻玉米免耕）的交互处理。结果表明,在0~20cm土层,与RB0相比,不同处理均能显著提高土壤有机碳、速效养分含量及土壤酶活性,不同轮耕方式下土壤有机碳、速效养分含量及土壤酶活性随生物炭施用量增加而增加,RB3和DB3处理效果最好。在20~40cm土层,D处理显著提高土壤有机碳、速效养分含量及土壤酶活性,其中DB3处理效果最好。与2020年相比,除土壤碱性磷酸酶外,2021年不同处理均不同程度地提高了土壤有机碳、速效养分含量、脲酶和蔗糖酶活性。不同处理均能够显著增加小麦和玉米产量,2020年增幅分别为6.02%~17.52%和5.07%~11.02%,2021年分别为7.01%~20.87%和6.53%~18.13%,DB3处理产量最高,显著高于其他大部分处理。     

生物炭对土壤中莠去津残留消减的影响

采用盆栽试验,模拟长残效除草剂的土壤残留环境,研究莠去津残留对大豆生长的影响,明确生物炭对莠去津残留毒性消减的作用。结果表明:土壤中莠去津残留对大豆生长有一定的抑制、毒害作用。当莠去津残留量达到1.0mg/kg时,其生物学毒性随大豆生育进程和农药残留量的增加而逐渐加重;施入生物炭后,幼苗受药害症状减轻或不受药害;生物炭对土壤中莠去津残留具有一定的消减作用。当土壤中莠去津达4.0mg/kg高残留量时,添加生物炭处理植株生长后期虽死亡,但植株前期生长明显好于未加炭处理;当土壤中莠去津残留量达2.0mg/kg时,成熟期调查,加炭处理大豆株高、有效荚数、百粒重、单株粒重分别增加44.62%、16.79%、9.60%、22.79%,与未加炭处理差异显著。     

生物炭对咸水滴灌棉田土壤细菌群落的调控效应

为探究长期咸水灌溉条件下生物炭的施用对于棉田土壤理化性质及细菌群落的调控效应,采用田间定位试验,在长期咸水(8.04 dS/m)灌溉的基础上,共设3个处理：不施氮肥(N₀)、氮肥处理(N₃₆₀)、生物炭配施氮肥处理(BC)。采用高通量测序技术测定土壤细菌群落组成。结果表明：与N₀处理相比,N₃₆₀处理显著提高土壤电导率和全氮,但是显著降低土壤pH和速效磷含量;BC处理显著增加土壤含水量、电导率、全碳、全氮和速效钾的含量。N₃₆₀和BC较N₀处理均降低细菌群落Shannon和Simpson指数,N₃₆₀处理增加Chao 1和ACE指数。土壤优势细菌门主要是变形菌门、酸杆菌门和放线菌门;土壤优势菌属主要是亚硝化螺旋菌属、RB41和鞘脂单胞菌属。N₃₆₀处理增加变形菌门、酸杆菌门和厚壁菌门的相对丰度,但是降低放线菌门、芽单胞菌门和热原体菌门相对丰度;BC处理增加放线菌门、硝基螺门和绿弯菌门相对丰度,降低酸杆菌门、拟杆菌...     

生物炭对土壤肥料的作用及未来研究

为了促进中国生物炭的研究及农用,笔者回顾和综述了国内外有关生物炭的研究文献和发现,并提出了生物炭未来研究方向。总结如下：生物炭是生物质在无氧或微氧条件下低温热转化后的固体副产物,富含有机碳、多孔性、碱性、吸附能力强、多用途的材料。生物炭能够提高土壤有机碳含量,改善土壤保水、保肥性能,减少养分损失,有益于土壤微生物栖息和活动,特别是菌根真菌,是良好的土壤改良剂。在一些情况下,单施生物炭就能够促进作物生长或增产,但是生物炭与肥料混施、或复合后对作物生长及产量几乎都表现为正效应,这缘于肥料消除了生物炭养分低的缺陷,而生物炭赋予肥料养分缓释性能的互补和协同作用。生物炭延缓肥料在土壤中的养分释放,降低养分损失,提高肥料养分利用率,生物炭是肥料的增效载体。生物炭在土壤中极为稳定,可长期将碳固定于土壤,是固碳的潜力载体。利用废弃生物质生产生物炭,并将生物炭农用将是多赢的技术。但是,生物炭的研究仍存在许多问题,需要进行广泛深入的研究。因此,中国应加强生物炭的基础及应用研究,促进生物炭的生产及农用,推动21世纪农业的“黑色革命”。中图分类号：S143,S156     

生物炭及改性生物炭对滨海盐渍化稻田土壤磷素淋失的影响

针对黄河三角洲盐碱稻田土壤磷素有效性低、淋失严重的问题。采用田间定位试验,探究了生物炭及改性生物炭添加对土壤磷有效性和磷素淋失风险的影响。试验设4个处理：(1)空白对照,CK;(2)常规施肥,NPK;(3)常规施肥+秸秆源生物炭8000 kg/hm²;(4)常规施肥+秸秆源铁改性生物炭8000 kg/hm²。结果表明：相比于NPK处理,生物炭及改性生物炭处理后表层土壤速效磷、全磷含量显著增加,其中速效磷含量增加41%以上。土壤全磷含量随土壤深度增加而降低,在60～80 cm土层中改性生物炭处理土壤全磷含量最低。土壤金属氧化物、有机碳及可溶性有机碳与土壤全磷、速效磷及水溶性磷存在显著正相关关系,表明土壤磷、金属氧化物和有机质可能存在共迁移;改性生物炭添加后土壤磷素饱和度显著降低。综上所述,改性生物炭添加降低土壤磷素淋失风险。     

设施土壤中连续施用生物炭对土壤磷形态及吸附与释放特性的影响

针对设施土壤中长期大量施用有机肥可能造成的土壤磷素过度积累及易流失等问题,本研究拟通过施用生物炭增加土壤中磷的吸附,从而减少磷流失.此外,目前关于在设施土壤中连续施用生物炭对土壤磷素形态和有效性的影响作用尚不清楚.为此,在辣椒大棚中通过长期定位试验,研究连续4茬施用生物炭对土壤有效磷、不同形态磷、磷吸附及释放的影响.结...     

施用生物炭对梨园土壤肥力及果实品质的影响

为探讨施用生物炭对梨园土壤理化性质的改良作用以及对黄冠梨果实品质的持续影响,在河北省晋州市黄冠梨试验基地进行连续4 a的定位试验,以不施用生物炭处理为对照(CK),设置生物炭0.45(B1),0.90(B2),1.35(B3),1.80 kg/m²(B4)4个处理,研究不同用量生物炭对土壤有机质、硝态氮、速效磷、速效钾、电导率以及pH值的影响,并探究对黄冠梨成熟期果实品质的影响(如可溶性总糖、可滴定酸、硬度、可溶性固形物、单果质量),为河北省黄冠梨园的高效施肥提供依据。连续4 a施用生物炭使土壤硝态氮含量显著降低,土壤表层(0～20 cm)的有机质含量、速效磷、速效钾及pH值有所上升,且生物炭对表层(0～20 cm)的影响大于20～40 cm土层。在B3处理时对土壤养分的改良效果最佳。对黄冠梨果实品质的可溶性固形物含量的影响呈上升趋势,可滴定酸呈下降趋势,B2、B3处理对黄冠梨品质的差异不显著。综合分析生物炭用量对土壤理化性质和梨果品质的影响,以0.90～1.35 kg/m²为适宜施用量,考虑生物炭的经济成本,本试验条件下推荐用量为0.90 ...     

生物炭基肥对马铃薯田土壤脲酶活性和产量的影响

为明确生物炭基肥在马铃薯生产上的应用效果,以马铃薯品种中薯3号为材料,采用随机区组设计,研究大田条件下,0（CK₀）、300（T₁）、600（T₂）、900（T₃）、1200（T₄）kg/hm²生物炭基肥及与之等量N、P、K化肥（分别为CK₁、CK₂、CK₃、CK₄）对马铃薯田土壤脲酶活性和产量的影响。结果表明,在马铃薯苗期,土壤脲酶活性表现为CK₄>T₄>CK₃>T₃>CK₂>T₂>CK₁>T₁>CK₀;在块茎增长期和成熟收获期,土壤脲酶活性表现为T₄>CK₄>T₃>CK₃>T₂>CK₂>T₁>CK₁>CK₀。马铃薯不同生育时期土壤脲酶活性表现为块茎增长期>成熟收获期>苗期。不同土层脲酶活性表现为0~10cm>10~20cm>20~40cm。马铃薯产量为T₃>T₄>CK₃>T₂>CK₄>T₁>CK₂>CK₁>CK₀。马铃薯产量与各土层脲酶活性均呈正相关,且在块茎增长期和成熟收获期相关性达到极显著水平。生物炭基肥施用量为900kg/hm²时马铃薯产量最高,是适合浙江地区马铃薯种植的推荐施肥量。     

等碳量添加生物炭和秸秆对烟田土壤呼吸及净碳收支的影响

研究生物炭和秸秆添加对烟田生态系统土壤呼吸及碳收支的影响,阐明生物炭、秸秆以及二者配施处理烟田的固碳效应。2020—2021年,设置常规施肥(CK)、常规施肥+2.25 t hm^–2生物炭-C (T1)、常规施肥+2.25 t hm^–2秸秆-C(T2)、常规施肥+1.125 t hm^–2生物炭-C+1.125 t hm^–2秸秆-C (T3) 4个处理,对不同组分土壤呼吸及土壤主要环境因子、土壤碳增量、作物净初级生产力固碳量以及进行农业生产造成的碳排放进行了测定。结果表明,添加秸秆、秸秆与生物炭配施处理烤烟生育期内土壤呼吸累计排放碳量显著高于对照(P<0.05),提升幅度分别为21.40%～35.45%、5.90%～9.89%;添加生物炭、秸秆处理土壤自养呼吸占比分别较对照提高6.35%～7.34%、3.21%～5.97%,生物炭与秸秆配施处理仅2021年较对照提升3.91%。添加生物炭、秸秆提高了生育期内土壤温度和水分,单施生物炭处理土壤水分显著提高了1.93%～7.07%。土壤主要环境因子中...     

生物炭投入对稻田土壤微生物量碳氮及水稻品质的影响

为探讨贵州黄壤稻田中生物炭还田效应,通过田间定位试验,设置5个处理：ck(NPK)、B 1(NPK+4.0 t/hm²生物炭)、B 2(NPK+8.0 t/hm²生物炭)、B 3(NPK+12.0 t/hm²生物炭)、B 4(NPK+16.0 t/hm²生物炭),分析添加生物炭对土壤微生物量碳氮及水稻产量和品质的影响。结果表明,施用生物炭显著提高了土壤有机碳含量,对全氮含量影响不显著,降低了土壤微生物熵(qMB);SMBC、SMBN含量及SMBC/SMBN值随生物炭用量增加呈先增后减趋势,SMBC、SMBN含量以B 2处理最高。各处理的qMB、SMBC、SMBN及SMBC/SMBN和SMBN/TN相互间存在显著或极显著正相关关系。添加生物炭显著提高了水稻产量和品质,以B 2处理稻米产量和品质最高,较ck增产15.21%。本试验条件下,8.0 t/hm²生物炭与化肥配施对提高黄壤稻田土壤微生物量碳氮和水稻产量及改善水稻品质效果最好。     

生物炭对土壤残留异噁草松的生物有害性影响研究

通过混土施药模拟长残效除草剂的土壤残留环境,揭示生物炭对异噁草松土壤残留的生物有害性的影响。结果表明,土壤中异噁草松残留量低于0.12mg/kg,对幼苗生长有促进作用,高于该阈值,逐渐表现为抑制作用;异噁草松残留达到0.96mg/kg时,幼苗生长基本处于停滞状态,施入生物炭能够有效降低其生物有害性;异噁草松残留超过0.72mg/kg时,不加生物炭处理,造成穗秃尖率大、结实率低、子粒成熟度差、含水率高;添加生物炭对玉米生长有一定的促进作用,产量平均增加10.25%;通过模拟试验预测:前茬大豆田异噁草松施用量低于2250mL/hm²,对下茬玉米生长可能会有一定的促进作用;连续几年喷药量高于4500mL/hm²,可产生一定程度的药害。生物炭对土壤中一定阈值范围内的异噁草松残留具有降低生物有害性的作用。     

连续6年施用生物炭和炭基肥对棕壤生物活性的影响

为了明确生物炭与传统土壤培肥方式对土壤中生物活性的影响,通过连续6年微区定位试验,以传统的土壤培肥方式作为对照,探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤酶活性的影响,以更好地揭示施用生物炭对农业土壤微生态环境的影响,为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始,连续6年进行了花生微区田间试验(2 m2)。试验设4个处理,分别为秸秆还田+NPK(CS)、施用猪厩肥+NPK(PMC)、生物炭+NPK(BIO)和炭基肥(BF)处理。测定了2014年播前以及花生各生育时期土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶以及微生物量碳和可溶性有机碳含量等指标。结果表明,连续施用6年后,BIO处理中土壤过氧化氢酶活性除播前和成熟期与CS及PMC处理相近外,其他生育时期均显著(P0.05)低于这2个处理;土壤蔗糖酶活性除成熟期外其他时期均高于CS和PMC处理。BF处理中土壤过氧化氢酶活性除播前处于较高水平,其他生育时期与CS和PMC相比均处于较低水平;土壤蔗糖酶活性除结荚期外其他生育时期均接近或者低于CS和PMC处理。与CS和PMC处理相比,BIO和BF处理对脲酶活性的影响没有表现出明显的规律性。BIO和BF处理除成熟期外,其他生育期中土壤微生物量碳含量均低于PMC处理。在花针期相对于CS和PMC处理,BIO处理中可溶性有机碳含量提高,BF中处理可溶性有机碳含量降低。与CS和PMC相比,施用生物炭会抑制土壤过氧化氢酶活性,提高蔗糖酶活性,提高了土壤可溶性有机碳含量;施用炭基肥抑制了过氧化氢酶、蔗糖酶活性,降低了可溶性有机碳含量,生物炭和炭基肥对脲酶活性的影响没有表现出明显规律性,对微生物活性提高的作用在秸秆还田和施用猪厩肥之间。