广西蔗渣炭和玉米秸秆炭对水体中铵氮的吸附性能与比较

为进一步利用广西大量的农业有机废弃物资源,实现资源和环境效益的最大化,采用恒温振荡吸附方法,研究蔗渣炭和玉米秸秆炭对NH4Cl溶液中铵氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,分析吸附时间、初始液浓度、添加量对生物质炭吸附铵氮效果的影响。结果表明,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮的吸附平衡时间均为3 h,平衡吸附率分别为39.0%和41.3%。生物质炭对铵氮的吸附率随添加量的增加而增加,但单位吸附量随添加量的增加而减少。对铵氮的吸附符合Langmuir方程和Freundlich方程,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮最大吸附量分别为2.50mg/g和2.88 mg/g。总体上,玉米秸秆炭对溶液中铵氮的吸附性能优于蔗渣炭。     

玉米生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究

利用玉米秸秆为原料制作生物炭,并用氯化铁进行改性,考察了改性前后生物炭对硝态氮和磷的吸附等温和吸附动力学过程,将生物炭和改性炭制作3 cm厚的物理隔离层,施入土柱50 cm处,通过淋溶实验,研究生物炭改性前后对土壤无机氮磷淋失的影响。结果表明,炭化温度为500℃时,铁炭比为0.7的生物炭和改性炭对氮磷的吸附能力最强。吸附动力学和等温吸附曲线分析表明:生物炭改性后对硝态氮和磷的吸附增大,生物炭和改性生物炭对硝态氮的最大吸附量分别为0 mg·g-1和2.414 mg·g-1、对磷的最大吸附量分别为1.723 mg·g-1和16.062 mg·g-1。与对照相比,生物炭处理和改性炭处理硝态氮的淋失量分别降低11.2%和31.6%,磷的淋失量分别显著降低33.1%和82.9%,氨氮的淋失量分别显著降低44.3%和68.6%。淋溶试验后对土壤残留养分分析表明,隔离层的添加并不会对0～50 cm土层内NO-3-N、NH+4-N和PO3-4-P含量产生明显影响,同时改性生物炭能有效减少NH+4-N和PO3-4-P向更深土层中迁移,表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤无机氮磷的淋失风险。     

不同作物原料生物质炭对溶液芘的吸附特性

采用小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳低温热裂解生成的生物质炭,通过控制吸附时间、溶液初始质量浓度和投加量,研究了不同作物原料生物质炭对芘的吸附性能,并比较了三者的解吸率。结果表明:3种生物质炭对芘的吸附约经12 h达到平衡,吸附动力学过程符合Lagergren准二级反应动力学模型;等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,且前者拟合程度稍好;玉米秸秆炭、小麦秸秆炭和花生壳炭在25℃下对芘的饱和吸附量分别为1667、714、370μg·g-1;在生物质炭投加量为500 mg·L-1时,3种生物质炭对芘的去除率均在90%以上;将吸附达平衡后的生物质炭进行连续6 d的解吸,发现3种生物质炭对芘的解吸率均在7%以下。因此,作物秸秆,尤其是玉米秸秆,热裂解成生物质炭可望作为去除水体多环芳烃污染的新型吸附材料。     

秸秆改良茶园土壤对氮磷吸附特性的研究

为探讨秸秆不同处理方式对茶园土壤氮磷吸附特性,将破碎秸秆、腐熟秸秆和秸秆炭添加到茶园土壤中,研究了秸秆还田后对茶园土壤氮磷吸附特征的影响。结果表明,不同处理的秸秆添加茶园土壤对铵态氮吸附速率和吸附量大小均为秸秆炭破碎秸秆腐熟秸秆;对磷酸根吸附速率和吸附量大小均为秸秆炭破碎秸秆,腐熟秸秆对磷酸根负吸附。Freundlich方程能更好地描述铵态氮和磷酸根的吸附热力学过程,吸附动力学都符合伪二阶动力学方程。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附特性及影响因素

以玉米秸秆生物炭为实验材料,研究了生物炭吸附重金属Cd2+的性能,分析了吸附温度、吸附时间、初始pH值以及生物炭粒径对吸附的影响,并对吸附前后生物炭样品进行傅里叶变换红外光谱分析(FITR)、X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)表征以分析吸附机理。结果表明:玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附可用Langmuir等温方程较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为18.49 mg·g-1(288.15 K)、23.51 mg·g-1(298.15 K)、23.59 mg·g-1(308.15 K)和24.43 mg·g-1(318.15 K),吸附动力学过程可以由准二级动力学方程很好地拟合,约40 min即达平衡,pH值为5时吸附量最大,生物炭粒径对吸附无明显影响。结构表征表明,生物炭对Cd2+的吸附机理主要为表面羟基(-C-OH)和羰基(-C=O)与Cd2+发生络合化学反应作用。     

农业废弃物制备生物质炭对奶牛养殖废水中氨氮吸附行为研究

将玉米秸秆、花生壳、瓜子壳经高温炭化并活化后制成生物质炭,以奶牛养殖废水UASB反应器出水中的氨氮为吸附质,研究不同生物质炭对氨氮吸附动力学机理探讨。通过对动力学数据进行分析,根据相关系数R2比较发现准二级动力学方程比准一级动力学方程能更好的拟合动力学数据。Weber-Morris扩散模型拟合结果发现三种生物质炭对氨氮的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程。吸附等温线拟合发现Freundlich方程R2分别为0.987,0.991,0.990能很好的描述生物质炭对氨氮的吸附过程。而Langmuir方程被证实不适合模拟研究中三种生物质炭对氨氮的吸附。花生炭被证实吸附量和吸附速率均大于玉米秸秆炭和瓜子炭。     

不同生物炭对氮的吸附性能

为探究不同类型生物炭对氮的吸附性能,寻求最佳的氮素吸附材料,本文选择稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭作为吸附剂,开展不同pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量条件下的吸附实验,研究生物炭对硝酸铵溶液中氮的最佳吸附条件,并对结果进行等温吸附拟合与吸附动力学研究。结果表明:3种生物炭对硝酸铵溶液中的氮均有一定的吸附效果,且pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量均影响生物炭对氮的吸附量。生物炭添加量为0.05 g时,在pH环境为9、吸附时间为3 h、初始浓度为100 mg·L-1的条件下,平衡吸附量达到最大,稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭在此条件下的最大吸附量分别为23.79、13.00 mg·g~(-1)和17.60 mg·g~(-1),表明稻壳炭对氮的吸附效果最佳;Langmuir方程能更好地拟合3种生物炭对氮的等温吸附过程,表明生物炭对氮的吸附主要是单分子层吸附;准二级动力学模型能更好地描述3种生物炭吸附氮的动力学过程,表明生物炭对氮的吸附为化学吸附。综上说明,稻壳炭在最佳吸附条件下可吸附较多氮素,有望作为一种良好的吸附剂应用于土壤和水体氮素污染治理。     

生物质炭对茶园土壤水溶性氟吸附特性的影响

采用室内培养试验法对添加生物质炭的茶园土壤水溶性氟吸附特性进行了研究。结果表明,茶园土壤随生物质炭添加量增加对水溶性氟的吸附量和吸附率均逐渐降低,应用等温吸附Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能够较好地描述其吸附规律,其中以Freundlich方程拟合曲线最佳。随生物质炭添加量的增加土壤氟净吸附量逐渐降低。各处理土壤的氟吸附动力学过程包含吸附快反应和慢反应阶段,平衡时间小于120 min区间为吸附量快速上升期,平衡时间达到1 440 min后0.25%和0.50%生物质炭添加量处理土壤基本达到平衡状态。从双常数方程、Elovich方程和一级动力学方程拟合方程计算得到的理论吸附量与试验实测吸附量之间的符合程度较高,可准确描述添加生物质炭土壤对水溶性氟的吸附过程。添加生物质炭使土壤pH值升高与茶园土壤对水溶性氟最大吸附量、吸附强度和净吸附量的降低密切相关。     

水稻秸秆生物炭和猪粪生物炭对镉的吸附性能

以猪粪和水稻秸秆为原料,在300 ℃和600 ℃的条件下制备生物炭,研究其对Cd²⁺的吸附性能,分析溶液初始pH值、吸附时间和Cd²⁺浓度对吸附的影响。结果表明:溶液初始pH值对生物炭吸附Cd²⁺有影响,当pH值从2.0升高至7.0时,生物炭对Cd²⁺的吸附量表现为先升高后趋于稳定。生物炭对Cd²⁺的吸附过程可以用准二级动力学方程较好地拟合(R²>0.99)。水稻秸秆生物炭对Cd²⁺的吸附约4 h达到平衡,而猪粪生物炭吸附对Cd²⁺的吸附约6 h达到平衡。生物炭对Cd²⁺的等温吸附过程可用Langmuir方程较好地拟合(R²>0.95),生物炭对Cd²⁺的吸附量随着热解温度的升高而增加,600 ℃制备的水稻秸秆生物炭的吸附量最大,达到59.84 mg·g^-1。     

中国东北林区棕色针叶林土壤和暗棕壤的N养分差异性

对我国东北林区两类主要森林土壤(棕色针叶林土和暗棕壤)的N素养分的差异进行了比较研究,通过对全N含量、碱解N、氨态氮、硝态N和粘性矿物固定态铵的统计分析,认为暗棕壤较棕色针叶林土能够提供更多的速效N(硝态N和铵态N),并具有长期的供应能力(全N,碱解N,粘性矿物固定态铵)。同时,研究结果认为速效N更容易受外界环境因子和植物生长的影响,同一类型土壤不同的样本之间的差异较大。     

暗棕壤的风蚀沙化与综合治理措施

暗棕壤是黑龙江垦区十大类之一,总耕地面积19.8万hm2,主要分布在黑龙江省农垦总局宝泉岭分局和北安分局内,军川农场有2.45万hm2。其主要特点是黑土层薄（20cm左右）,耕层土壤有机质含量低（1.5%~3.0%）,土壤质地轻,沙性强,其主要生产性状表现为易旱,易风蚀,最终导致严重沙化,     

镉胁迫对暗棕壤呼吸强度和土壤微生物群落的影响(英文)

该研究通过实验室模拟,探讨了不同浓度的外源重金属镉对暗棕壤呼吸强度和土壤微生物群落的影响。结果表明,在相同培养天数内,随土壤外源镉含量的增加土壤呼吸强度均呈明显减弱趋势;当土壤外源镉含量为0.5~3.0 mg/kg时,随培养天数的增加,特别是在第14天后,土壤呼吸强度亦呈减弱趋势,而在土壤外源镉含量为5.0~10.0 mg/kg时,随培养天数的增加土壤呼吸强度变化不显著。在相同培养天数内,随土壤外源镉含量的增加,土壤微生物群落呈明显减少趋势,且均显著低于对照处理;而对于所有外源镉处理,随培养天数的增加,土壤微生物群落亦呈显著减少趋势;同对照组比,培养第7、14、21、28和42 d的10 mg/kg外源镉处理的土壤微生物群落数量,分别为对照组的46.43%、32.26%、28.74%、27.39%和24.62%,说明较高浓度的镉污染对土壤微生物生长具有显著的抑制作用。     

山西省关帝山地区暗棕壤的研究

对山西省关帝山海拔2200～2600m之间的两个森林土壤剖面的形态、微形态特征、理化性状及粘土矿物种类的研究表明:土壤有30cm厚的腐殖质层,有机质含量达10％以上,森林腐殖质类型属细腐(Mull)类型;土壤呈中性稍偏弱酸性反应;土壤形成过程以腐殖质累积过程为主,并有微弱的弱酸性淋溶过程和棕化过程,应属暗棕壤类。     

长期定位施肥对暗棕壤肥力和作物产量的影响

根据29年肥料效应长期定位监测试验结果,研究了不同施肥处理对作物产量及土壤肥力、养分水平等指标的影响.结果表明:不同施肥处理作物产量差异较大,有机肥和氮、磷化肥的配合施用对提高作物产量、增加土壤养分作用十分明显.     

氧化铁试纸法测定暗棕壤中有效磷

[目的]研究用氧化铁试纸法测定暗棕壤中有效磷的可行性。[方法]利用氧化铁试纸对4种暗棕壤中的有效磷进行测定,同时研究氧化铁试纸的载荷量和最佳吸附时间,并通过氧化铁试纸2种测定方法（直接浸提法和直接插入法）与传统双酸法的测定结果进行相关分析。[结果]该研究所制氧化铁试纸的最大吸磷容量可达每条520μg左右,最佳吸附时间为24h;氧化铁试纸法仅能吸附土壤溶液中很少一部分磷,但能很好地反映植物真实的吸磷情况。不同测定方法的相关性分析表明,氧化铁试纸直接浸提法和直接插入法所测定结果均与双酸法的高度正相关,相关系数分别为0.9795和0.8824,说明氧化铁试纸能够正确评价土壤有效磷状况。[结论]氧化铁试纸可以用于暗棕壤有效磷的测定。     

暗棕壤性苹果梨园土壤有机磷组分提取流程的优化

对吉林省延边州延吉市暗棕壤性苹果梨园土壤有机磷进行测定,参照熊-范改进Bowman-Cole法,对有机磷组分提取中不同条件进行优化探索。结果表明,对于酸性苹果梨园土壤,提取不同组分有机磷的优化步骤为:土壤经氯仿处理后,加入0.5mol·L-1 NaHCO3溶液超声波10 min,振荡30 min提取活性有机磷;再用0.1mol·L-1 NaOH溶液处理残余土壤,超声波10min,振荡4h提取稳定性有机磷且浸提液中无机磷为中活性有机磷,把该浸提液的酸度调至pH 3,上清液中测中稳性有机磷,沉淀中为高稳性有机磷;继续用1mol·L-1 H2SO4溶液浸提残余土样,振荡3h,提取中活性有机磷。     

鸡粪固液分离产物对暗棕壤腐殖质结合形态的影响

通过2年盆钵培养试验,对施用鸡粪固液分离产物后暗棕壤腐殖质结合形态含量及特征进行研究。结果表明:与施加新鲜鸡粪处理相比,施用分离鸡粪的固体后,松结态腐殖质含量显著提高,且显著减少了紧结态腐殖质含量,对联结态和稳结态腐殖质含量的影响无明显差异。对土壤松结态胡敏酸/富里酸(H/F)产生显著影响,光密度无明显差别;与对照(ck)相比,施用分离鸡粪的液体后,紧结态腐殖质含量显著提高,对松结态、联结态、稳结态腐殖质含量的影响无明显差异。对松结态、联结态、稳结态腐殖质H/F的影响无明显差别,光密度无明显差别。松紧比表现为施用分离鸡粪的固体处理显著高于ck,分离鸡粪的液体处理与ck间无显著差别。因此,可以通过鸡粪的固液分离施用,调控土壤不同结合形态腐殖质的含量和组成,进而实现土壤有机定向培肥。     

有机无机肥料配合施用对草甸暗棕壤有机质含量及作物产量的影响

经过20年长期定位试验,研究施用不同种类肥料对草甸暗棕壤有机质含量及作物产量的影响。结果表明:长期不施肥使土壤有机质含量持续下降;长期单施NP化肥能有效缓解有机质含量下降的趋势;长期单施有机肥以及有机、无机肥料配合施用能有效地提高土壤有机质的含量。尤其是有机、无机肥料配合施用不仅能有效提高土壤有机质的含量,并且在产量上较无肥及单施肥料的处理有明显的增产效果。     

不同施肥模式对暗棕壤氮的形态及其在不同团聚体中分布的影响

[目的]探讨传统施肥和测土配方施肥对暗棕壤中氮的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响。[方法]采用物理与化学相结合的方法对传统施肥模式和测土配方施肥模式下暗棕壤不同粒径团聚体中氮的分布和化学形态进行比较研究。[结果]与传统施肥春秋两季相比,在测土配方施肥模式下,0~20 cm层土壤全氮平均减少了23.2%和20%,而20~40 cm层土壤全氮平均减少了48.8%。铵态氮对施肥模式变化极为敏感,在测土配方施肥模式下,秋季的铵态氮下降幅度明显高于传统施肥模式。传统施肥模式土壤氮素主要分布在0~0.25和0.5~1 mm 的团聚体中;而测土配方施肥模式土壤氮素主要分布在0.25~0.5和0~0.25 mm团聚体中。研究证实测土配方施肥模式减少了氮素面源污染的风险;测土配方施肥极大地影响暗棕壤中氮素的形态及其在不同大小团聚体中的分布。[结论]该研究为辽河源头区面源污染和该地区的科学施肥提供科学依据。