“双碳”背景下生物炭基肥的研究现状及展望

炭基肥是以生物炭为载体,通过添加化肥或者有机肥,采用化学方法和物理方法混合制成的肥料。本文首先总结了炭基肥主要包括炭基无机肥、炭基有机肥和炭基有机无机复合肥,其次汇总了炭基肥的作用。炭基肥由于兼具了生物炭和肥料的双重优势,在田间应用过程中主要表现为提高作物产量、减少温室气体排放、提高土壤有机质、改良土壤以及污染土壤修复等方面。然后列举了影响炭基肥性质的因素,生物炭的制备及其与肥料的制备工艺。最后展望了炭基肥在我国农业领域的应用前景。本文通过生物炭的优选、炭基肥的制备工艺优化及其应用体系的完善等方面展开综述,为构建炭基肥的规模化应用提供指导意义。     

白浆土条件下炭基肥对作物干物质积累量及生物产量的影响

正0引言近年来,国内许多科研单位在缓控释肥料研制上做了很多探索性工作(陈温福,2013;何绪生,2011),有关生物质炭与肥料复合方法主要有掺混、包膜、吸附和反应等工艺。研究发现,生物质炭与化学肥料混合造粒或生物质炭与化学肥料复合施用可明显提升作物的肥效。高海英等(2012)用木炭和竹炭在一定浓度硝酸铵水溶液中通过吸附法制备硝酸铵炭基肥料,通过盆栽试验表明,炭基肥可有效提高土壤保肥能力,提高作物产量。卢广远等(2011)利用黏合剂将炭粉与化学肥料黏合制备成炭基肥料,通过试验表明,炭基肥料对玉米具有增产效应。生物炭基肥的研究虽已取得了一些成果,但研究结果都是短期的,生物炭基肥对作物生长和产量的作用效果与其施用量、种类、组分比例、所投入使用的土壤环境等因素有关,需要进一步深入研究。     

生物质炭基肥料及作物施用技术研究进展

随着生物质炭在农业领域的应用研究不断深入,以生物质炭为载体,与常规化学肥料或有机肥等材料结合的新型肥料—生物质炭基肥料(biochar-based fertilizer)的研制及其在农作物上的试验研究越来越多。相关研究表明,生物质炭基肥料具有诸多优点,如控释/缓释养分的释放、改善土壤理化性状、增强抗旱能力、减少养分资源的损失和提高肥料利用率等。深入挖掘生物质炭基肥料的环境友好性和资源节约性潜力日益受到重视。通过综合分析多年来公开发表的生物质炭基肥料试验研究文献,阐述了各种生物质炭基肥料的组配材料、造肥制粒配方与工艺技术,以及生物质炭基肥料在水稻、玉米、小麦、蔬菜、薯类、花生、大豆、烟草、棉花、牧草和果树等作物上的施用技术,尤其是生物质炭基肥料对作物生长发育、产量、农产品品质以及土壤的影响等方面的研究进展。根据试验研究中存在的问题及技术需求,提出今后生物质炭基肥料的研究设想,展望其在土壤环境、作物高产高效以及绿色生态等方面的系统研究方向。     

炭基肥料种类对土壤物理性质及玉米产量的影响

炭基肥料是利用生物质炭与其他肥料混合制成的长效肥料,具有肥效高、无毒无害、改善土壤理化性质、不污染环境、减少化肥农药使用量等优点。为了筛选适于玉米生产的炭基肥料,以玉米郑单958为试材,以玉米专用肥为对照,在施肥量均为1 080 kg/hm2条件下,研究了炭粉和氮磷钾养分配比不同的4种炭基肥料对商丘地区土壤pH值和容重的影响以及在玉米上的施用效果。结果表明：施用炭基肥料可以调节土壤pH值向中性靠近,提高疏松土壤的容重从而改善其通气透水性能,且这种调节作用均随炭粉施用量的增加而加大,但在较短时间内效果并不显著。不同炭基肥料对玉米产量性状和产量的影响不同,其中,施用YT3炭基肥料的玉米穗长、穗粗、出籽率、穗粒数和千粒重均最大,最终产量最高为9 726.90 kg/hm2,较CK增产10.94%,增产极显著;施用YT2炭基肥料的产量（9 339.45 kg/hm2）次之,增产率为6.52%,增产显著。在商丘地区,施用YT3和YT2炭基肥料均可以优化土壤的物理性状,改善玉米的产量性状,最终显著提高玉米产量,其效果明显优于施用化学肥料。     

水稻炭基复合肥试验示范效果

正本试验通过在水稻上进行试验,研究炭基肥在八五四分公司水稻上的应用效果。结果表明:在水稻分蘖末期,炭基复合肥试验处理对水稻生物产量的积累要优于常规施肥。炭基复合肥比常规施肥低37.0kg,减产6.5%。为研究炭基复合肥在八五四分公司水稻上代替常规肥料基施对水稻返青、分蘖、株高、穗长、颖花数、结实率、穗粒数、剑叶长等生长发育和产量的影响,为其推广应用提供理论依据,同时,通过规范示范和实收测产,让种植户亲眼目睹炭基复合肥基     

生物炭及炭基硝酸铵肥料对土壤化学性质及作物产量的影响

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.     

三聚炭基复合肥在水稻上的应用效果研究

炭基肥是一种新型有机肥料,本文对三聚炭基复合肥在水稻上的应用效果进行了研究。结果表明,与常规施肥相比,三聚炭基复合肥可提高水稻产量,增产1 392 kg/hm~2,增幅21.49%,经济效益提升,建议推广应用。     

浅析生物质炭基肥的应用效果

炭基肥是一种以生物质炭为基质,根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理,添加有机质或无机质配制而成的生态环保型肥料。文章首先介绍了生物质碳的特性,然后阐述了施用生物质炭基肥料的应用效果,可提高农作物的产量和品质,提高土壤活性,提高氮素利用率,将农林业产生的生物废弃物进行资源化高效利用与低碳农业有机结合。     

生物质炭基肥料对黑麦草生长特性的影响

【目的】研究生物质炭基肥料对黑麦草生长指标的影响,为秸秆利用及生物质炭基肥料的开发应用提供依据。【方法】将玉米秸秆经400℃热解而成的生物质炭与磷酸二氢钾、羧甲基纤维素钠(粘结剂)按不同质量比(1∶1∶0.3,2∶1∶0.3,3∶1∶0.3,4∶1∶0.3)混合造粒制成4种生物质炭基肥料,通过温室盆栽试验,以不施肥作为对照(ck),比较生物质炭和生物质炭基肥料对多花黑麦草(Lolium multiflorum)生长特性的影响,建立肥料中生物质炭含量与黑麦草地上部分鲜质量的拟合模型,筛选出肥料中生物质炭最佳含量。【结果】与ck相比,施用生物质炭及生物质炭基肥料对黑麦草的株高、根系长度、根表面积、生物量等均有提高,但对黑麦草的出苗率却无显著影响(P0.05)。在所制的4种生物质炭基肥料中,当生物质炭与磷酸二氢钾及粘结剂的质量比为2∶1∶0.3时,对黑麦草生长促进作用明显,播种60d后其株高和地上部分鲜质量较ck分别显著增加了34.51%和70.59%(P0.05),根长与根表面积分别显著增长了40.04%和59.86%(P0.05)。由拟合的模型可以看出,随着肥料中生物质炭含量的增加,黑麦草地上部分鲜质量先增加后减少,当肥料中生物质炭含量为61.60%时,即施用31.28g生物质炭与15.00g磷酸二氢钾及4.50g粘结剂混合制备的生物质炭基肥料时,黑麦草地上部分鲜质量最高达3.02g/盆。【结论】施用20g/kg生物质炭基肥料对黑麦草生长存在一定的促进作用,当生物质炭基肥料中生物质炭含量为61.60%时,所制生物质炭基肥料肥效达到最佳。     

紫云英翻压条件下生物炭基肥配施量对水稻Cd迁移累积的影响

为探究翻压紫云英条件下,生物炭基肥配施量对水稻生长发育和水稻各器官Cd迁移积累的影响。通过盆栽试验,设置5个处理：紫云英替代30%的氮肥+70%氮肥（FNG30,对照）、30%紫云英+10%生物炭基肥+60%氮肥（FNG30B10）、30%紫云英+20%生物炭基肥+50%氮肥（FNG30B20）、30%紫云英+30%生物炭基肥+40%氮肥（FNG30B30）、30%紫云英+40%生物炭基肥+30%氮肥（FNG30B40）,研究不同生物炭基肥配施量对早稻生长发育和水稻Cd迁移累积的影响。结果表明：与对照相比,生物炭基肥配施处理均能提高水稻籽粒的产量,且水稻籽粒产量随生物炭基肥配施量的增加而提高;生物炭基肥的配施可降低水稻糙米中的Cd含量,与对照相比,生物炭基肥配施后各处理降幅大小为FNG30B30（29.2%） > FNG30B20（20.8%） > FNG30B40（19.6%） > FNG30B10（8.3%）;生物炭基肥可抑制Cd从水稻根向地上部位的转运,在30%的生物炭基肥配施处理时抑制效果最为明显,且Cd从谷壳到糙米的转运能力最低。综上,在翻压紫云英条件下,配施生物炭基肥能有效降低水稻Cd污染风险,且30%的生物炭基肥配施量时降低稻田Cd污染风险效果最佳。     

不同种类有机肥对土壤养分及水稻产量的影响

增施有机肥是提高土壤质量、保障水稻稳产增产的重要手段之一。本研究于2021年在沿江平原水稻田进行大田试验,明确不同用量（3 000～6 000 kg/hm2）炭基有机肥或生物有机肥对土壤养分及水稻产量的影响。结果表明：与常规施肥相比,生物有机肥处理土壤有效磷含量显著提高13.1%～24.4%;高用量生物有机肥处理碱解氮含量显著提高19.9%;中、高用量炭基有机肥处理土壤有效磷含量分别提高13.1%和18.6%;高用量炭基有机肥处理土壤速效钾含量提高12.5%。生物有机肥对水稻产量的提升效应优于炭基有机肥,与常规施肥相比,中、高用量生物有机肥处理分别使水稻产量显著增加16.1%和22.1%,高用量炭基有机肥处理水稻增产15.9%。     

生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展

生物炭可作为土壤改良剂单独施入土壤,改善土壤环境条件,也可与肥料混合制成生物炭基肥,其具有养分缓释、增产稳定等一系列优点,在农业上的应用越来越广泛。主要从生物炭对土壤理化性质、微生物、农业温室气体排放、作物生长和产量的影响,对农田土壤污染的治理,以及生物炭基肥对肥料养分、作物生长和产量的影响这几个方面,对生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展进行综述,阐明其优点和不足,并提出了进一步的研究方向,旨在为生物炭和生物炭基肥在农业中的应用研究提供参考。     

江淮地区肥-稻-稻轮作制下施肥效应研究

[目的]探讨江淮地区在紫云英-早稻-晚稻轮作制条件下紫云英与无机肥料的合理配比及施肥效应。[方法]以早稻品种早籼7038和晚稻品种武运粳7号为试材,研究了江淮地区肥-稻-稻轮作制下,化肥与紫云英配施对水稻产量及其构成因素的影响。[结果]早稻试验中,化肥施用量减少30%时,早稻产量随紫云英配施量的提高而明显增加,配施22 500 kg/hm~2紫云英处理的早稻增产效果最佳,比用100%化学肥料处理的高8.2%;晚稻试验中,晚稻产量随着前茬紫云英施用量的增加而增加,以前茬配施30000 kg/hm~2紫云英处理的产量最高,且略高于完全化肥处理。[结论]增施化肥或配施紫云英致使水稻产量构成参数均有相应提高;前茬配施高量的紫云英对促进晚稻产量的效果最佳。     

喷施宝叶面肥对水稻产量及养分吸收量的影响

[目的]研究喷施宝叶面肥对水稻的产量、干物重和养分吸收的影响。[方法]采用盆栽试验方案研究叶面肥不同施肥梯度下对水稻产量及养分吸收量的影响。[结果]喷施叶面肥可改善水稻生长状况,提高养分吸收能力,最终能够达到较好的叶面肥增产效果,合理施肥条件下喷施叶面肥增产可达12.14%。[结论]喷施叶面肥可促进水稻养分吸收,提高产量。     

水稻氮磷钾高产施肥模式研究

[目的]建立水稻施肥的数学模型,为水稻的肥料管理提供依据。[方法]采用三元二次通用旋转组合设计,研究氮磷钾对水稻品种黔南优2058产量的影响,并建立相应的回归方程。[结果]氮肥对水稻产量的影响较大,磷钾肥的影响相当。氮磷、氮钾、磷钾存在互作效应,合理配施氮磷钾,可提高水稻产量,但超过最佳施肥水平,水稻产量下降。氮磷钾互作效应在0~1时增产效果明显。经模拟寻优,在该试验条件下,黔南优2058的优化施肥方案为:氮肥216.75~263.85 kg/hm2,磷肥92.55~118.20 kg/hm2,钾肥151.35~202.20kg/hm2,这时水稻产量高于8 796.00 kg/hm2的可能性为95%。[结论]以该研究建立的优化施肥方案为参考,结合不同产区具体情况加以调整,可实现水稻生产节本增效。     

施有机肥对水稻抗倒性及产量的影响(英文)

[目的]比较和分析施不同有机肥对水稻抗倒伏能力及产量的差异,探讨可能的影响机制,为通过合理施用有机肥提高水稻抗倒性和产量提供科学依据。[方法]设鸡粪(A1)、烟秆(A2)、菜籽饼(A3)、沼渣(A4)共4种有机肥处理。鸡粪、烟秆、菜籽饼、沼渣含氮量分别为1.32%、0.45%、4.58%、1.46%,各小区均按纯氮150kg/hm2折施相应有机肥,不另施N、P、K化肥。研究4种不同有机肥对高档优质晚稻玉针香生育后期抗倒性及产量的影响。于乳熟期(MS)、蜡熟期(WS)、成熟期(RS)对各小区进行田间单株抗折力测定。测定时,借助水平仪和自制的辅助架,在稻株距地面20cm高处,采用植物倒伏测试仪垂直于稻株茎秆向前推压,将稻茎压弯至45°倾角处,此时,倒伏测试仪自动记录最大的压力值,即水稻单株抗折力(RPPP)。测定单株抗折力后,每小区取有效分蘖数最接近平均值的2个单株,在室内将每个单株分别装袋,于105℃烘箱中杀青15min,然后在80℃烘箱中烘至恒重,分别测定各单株的生物量,取平均值为单株生物量的表型值(BPP)。于乳熟期、蜡熟期、成熟期进行田间表观倒伏率测定,表观倒伏率=各小区倒伏(植株倾斜角度大于45°)植株数/小区总株数。成熟期每小区选有代表性植株5株风干后,在室内分别考查每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重(用水选法)等产量性状。根据乳熟期、蜡熟期、成熟期测定田间单株抗折力时,数计的各小区有效分蘖数,取平均值作为各小区的有效穗数。在此基础上,计算各小区理论产量。收割时每小区去除3行边行后单收单晒,计算单位面积产量,各重复总计后平均折合实际产量。[结果]施有机肥提高水稻抗倒伏能力的效果依次为沼渣鸡粪菜籽饼烟秆,沼渣、鸡粪处理的倒伏指数比菜籽饼、烟秆处理低10.11%～34.16%;烟秆肥处理下,玉针香于乳熟期开始倒伏,其他处理则于蜡熟期开始倒伏;倒伏指数与单株抗折力呈极显著负相关,与单株生物量、株高呈显著或极显著正相关,对易倒伏性贡献最大的因素为单株生物量,对抗倒伏性贡献最大的因素为单株抗折力;施不同有机肥对玉针香生育后期的株高影响差异不大,单株生物量上升主要集中在蜡熟期到成熟期。[结论]鸡粪和沼渣肥处理对水稻的增产效果优于菜籽饼和烟秆肥,提高产量的主攻方向是增加千粒重。     

生物能尿素对水稻生长发育和产量的影响

[目的]改进氮肥投入方式,促进水稻增产增效。[方法]以光明粳2号、2645品系为材料进行大田试验,研究生物能尿素与传统尿素对水稻生长发育和产量的影响。[结果]生物能尿素对于提高水稻产量具有一定的作用,产量增加的主要原因是千粒重和每穗粒数提高,一次枝梗数和二次枝梗数与常规尿素相比均有不同程度的增加,并且能够促进水稻前期分蘖以及植株高度。[结论]生物能尿素处理各方面均优于常规尿素处理,在生产上可以进行推广使用。     

氮肥运筹对钵苗水稻群体质量的影响

[目的]研究氮肥运筹对钵苗水稻群体质量的影响。[方法]以甬优2640为供试材料,研究不同氮肥运筹对水稻茎蘖动态、成穗率、产量及其构成因素的影响。[结果]当总氮量为390 kg/hm~2,且基肥、蘖肥和穗肥比例为3∶4∶3时,水稻产量最高,氮肥最大程度被利用。[结论]该研究为提高氮肥利用率、形成量化氮肥施用高效运筹技术提供理论依据。     

有机药肥在水稻田的施用效果

[目的]为了研究有机药肥在水稻田的施用效果,分析有机药肥对土壤结构、水稻经济性状和水稻产量的影响。[方法]采用比较法。[结果]在水稻常规施肥的情况下,增施有机药肥750kg／hm^2,可以有效地降低土壤容重,提高水稻经济性状和水稻产量。[结论]增施有机药肥可以改善土壤结构,提高作物产量,减少化肥用量的10％～15％。