生物炭对黄壤镉污染的缓解作用及普通白菜生长的影响

以四季小白菜为试材,采用盆栽方式研究不同生物炭添加量对黄壤镉(Cd)污染的缓解作用及普通白菜生长的影响。结果表明:添加生物炭可以显著提高Cd污染土壤的pH值,显著降低土壤中有效态Cd含量,降低其生物富集系数,从而缓解Cd对普通白菜生长的抑制作用,显著提高普通白菜的出苗率及株高、根长、单株鲜质量、单株干质量等生长指标,显著降低植株体内的Cd含量,抑制Cd从地下部转运到地上部。综合来看,10%生物炭添加量的效果最好。     

生物炭减缓干旱胁迫对秋子梨根系呼吸生理功能的影响

【目的】探讨生物炭减缓干旱胁迫对秋子梨幼苗根系呼吸代谢功能的影响机制。【方法】以1年生盆栽秋子梨(Pyrus ussuriensis Maxim.)幼苗为试材,主要利用液相氧电极技术和方法,研究废弃枝条制成的生物炭对干旱胁迫下秋子梨幼苗根系活力、根系呼吸代谢途径、关键酶活性及中间产物的影响。【结果】土壤干旱胁迫期间,干旱处理的土壤相对含水量呈明显下降趋势。而生物碳处理的土壤含水量一直高于干旱处理水平。其中,干旱胁迫3 d,生物炭处理的土壤含水量较干旱处理高23.6%。生物炭处理的根系活力较干旱处理下降缓慢,干旱胁迫7~11 d,生物炭处理的根系活力分别较干旱处理高28.2%、23.0%和20.4%;生物炭处理有效减缓根系呼吸代谢EMP途径贡献率下降幅度,维持稳定的TCA途径贡献率,PPP途径贡献率升幅较小,线粒体电子传递途径仍以细胞色素途径(CP)为主,PPP途径的关键酶G-6-PDH和6-PGDH活性明显高于同期干旱处理,根系TCA途径中间产物丙酮酸和柠檬酸含量高于干旱处理。【结论】生物炭减缓干旱胁迫下土壤水分损耗,减轻土壤干旱胁迫对秋子梨幼苗根系呼吸代谢功能的抑制作用,提高秋子梨植株对干旱胁迫的适应能力。     

施用生物炭对土壤有机质及茄子根系特征和产量的影响

生物炭对土壤改良和农作物生产具有重要作用,探索施用生物炭对蔬菜作物生长过程中土壤理化性质和产量的影响是实现设施蔬菜可持续发展的一种重要策略。该研究通过在土壤中掺加不同比例的生物炭(1、2、3、4kg·m~(-2)),探索了生物炭对土壤pH、毛管持水量以及温室茄子不同生育时期生长性状、根系特征和产量的影响。结果表明:随着生物炭施用量的增加,土壤pH、土壤毛管持水量、土壤有机质含量逐渐增加,与对照相比,土壤pH、土壤毛管持水量、土壤有机质含量平均是对照的1.27、1.15、1.58倍;土壤中施用生物炭可有效的促进茄子根系的生长发育和产量的提高,其中,3kg·m~(-2)标准施用生物炭(C3处理)的茄子主根长、主根直径、总根系鲜质量和总根表面积分别是对照的1.15、1.32、1.28倍和1.38倍,株高和茎粗分别比对照增加了32%和44%,产量提高了37%。相关系数分析结果表明,茄子产量与总根表面积相关性最高,相关系数为0.979。生物炭可以优化茄子生长的土壤理化性质并对根系形态特征和产量具有一定的促进作用。该研究为应用生物炭提高日光温室茄子产量打下了一个良好的基础。     

生物炭对百合生长发育的影响

以百合‘粉冠军’为试材,采用盆栽试验,研究了基质中施加不同比例(0、5%、10%、15%、20%)生物炭对植株生长发育的影响。结果表明:随着生物炭施用量的增加,百合的株高、叶片数、开花率均呈先增加后下降的趋势,10%处理(C20)时达到最大值;花蕾数在15%处理(C30)与CK差异不显著,与20%处理(C40)处理差异显著;开花数在15%处理(C30)与20%处理(C40)差异显著。在百合的蕾期、花期及花朵凋谢期,根长、根表面积、根投影面积、根平均直径、总根尖数、根分枝数、根交叉数、根连接数及叶片表面积均呈现先增加后下降的趋势,10%处理(C20)时各项指标达到最大。蕾期的根表面积、根投影面积在10%处理(C20)与15%处理(C30)差异不显著;花期的根投影面积、叶表面积在10%处理(C20)与15%处理(C30)差异不显著;花朵凋谢期的根投影面积、根交叉数在10%处理(C20)与15%处理(C30)差异不显著,说明10%处理(C20)或者15%处理(C30)都有利于百合的生长发育,但10%处理(C20)测得的指标优于15%处理(C30)。试验中,20%处理(C40)的各项指标与CK差异不显著且显著低于5%处理(C10)、10%处理(C20)和15%处理(C30),说明高用量生物炭可能会对百合的生长发育产生抑制作用。     

有机物料在生物炭改善沙土生物性质中的增效作用

以生物炭、沙蒿粉和羊粪为试材,采用无植物盆栽模拟试验方法,研究有机物料在生物炭改沙中对沙土生物性质的影响,以探究有机物料在生物炭改沙中的增效作用。结果表明:不同有机物料均显著降低了沙土的真菌数量,但增加了微生物量C、N含量、细菌数量、放线菌数量,其增量表现为:生物炭+羊粪生物炭+沙蒿粉生物炭羊粪沙蒿粉。生物炭与羊粪或沙蒿粉混施分别较单施的累加效果平均高出2.8%和1.9%、10.4%和5.3%、5.7%和46.2%、21.5%和16.1%。脲酶活性混施较单施的累加效果分别高出4.88%~53.13%和8.33%~50.00%。相关性分析表明,pH与真菌数量呈显著负相关(r=-0.353*);有效养分增量均与各生物指标均存在一定的正相关关系(r=0.188~0.889**)。总之,在生物性质方面,有机物料与生物炭具有协同增效作用,尤其表现在微生物量C、N含量、微生物数量和脲酶活性上。pH的提高显著降低了沙土的真菌数量;生物性质的改善为沙土有效养分的提高发挥了积极的作用。     

生物炭的应用研究进展

随着对生物炭研究和应用的不断深入,生物炭在土肥、生物能源等科学研究领域己成为备受瞩目的焦点。特别在环境危机、能源危机日益突显的今天,生物炭以其独特的作用在农业、环境、能源等领域中都起到不容忽视的作用。本文综合分析、评述了生物炭在农业、环境、能源三大领域应用的主要研究进展,从低碳、循环、可持续视角,客观、辩证地探讨了生物炭在三大领域上的应用价值及其产业化发展前景。     

生物炭对铜胁迫下盘菜种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨生物炭缓解铜胁迫对盘菜幼苗伤害的调节作用机制,以温州盘菜为试材,通过盆栽试验,研究了不同生物炭添加量(3%、5%)对铜胁迫(300mg·kg~(-1))下盘菜种子萌发、叶绿素相对含量(SPAD)、生长性状、活性氧清除系统酶活性、丙二醛含量的影响。结果表明:生物炭浸提液可以缓解由铜胁迫造成的盘菜种子萌发抑制;铜胁迫下盘菜幼苗生长缓慢,以及生长性状、叶绿素相对含量均有所降低,活性氧清除系统酶(SOD、POD)活性以及丙二醛(MDA)含量均呈增加趋势;随着生物炭添加量的增加,叶绿素相对含量呈上升趋势,活性氧清除系统酶(SOD、POD)活性以及丙二醛(MDA)含量均有一定程度的下降。综上可见,生物炭可以提高铜胁迫下盘菜苗期的抗氧化能力和对铜胁迫的耐受性,缓解铜污染对盘菜幼苗的伤害,利于调节盘菜幼苗的生理代谢。     

生物炭对百合生理特性的影响

以东方百合系列的"粉冠军"为试材,采用盆栽试验,研究了不同比例生物炭对百合"粉冠军"花蕾期生理特性的影响,其中CK(生物炭0g·盆~(-1),草炭土200g·盆~(-1))、C10(生物炭10g·盆~(-1),草炭土190g·盆~(-1))、C20(生物炭20g·盆~(-1),草炭土180g·盆~(-1))、C30(生物炭30g·盆~(-1),草炭土170g·盆~(-1))、C40(生物炭40g·盆~(-1),草炭土160g·盆~(-1))。结果表明:在蕾期和花期,随着生物炭施用量的增加,根系的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等保护酶活性以及可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸含量均呈先增加后下降趋势,蕾期CAT活性C20处理与C30处理差异不显著,花期POD活性C20处理与C30处理差异不显著,蕾期POD活性C30处理达到最高,其余各指标C20处理含量最高;根系丙二醛(MDA)含量呈现先下降后上升的趋势,C20处理含量最低。随着生物炭施用量的增加,蕾期与花期叶片的叶绿素a与叶绿素b含量,CAT、POD、SOD活性,可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸含量均呈先增加后下降趋势,蕾期POD活性C40处理与CK差异不显著,花期POD活性C40处理显著低于CK,花期可溶性蛋白质含量C30处理达到最高,其余各项指标均在C20处理达到最高;叶片类胡萝卜素与MDA含量呈现出先下降后上升的趋势,蕾期MDA含量C20处理与C30处理差异不显著,花期各指标C20处理含量最低。在花期,随着生物炭施用量的增加,百合花的CAT、POD、SOD活性以及可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸含量也呈现出呈先增加后下降的趋势,可溶性蛋白质含量C20处理与C30处理差异不显著,SOD活性在C30处理达到最高,其余各指标均以C20处理含量最高;MDA含量也呈现先下降后上升的趋势,C20处理最低。综上,C20处理的百合长势最好、代谢最高、抗性最强。     

牛粪生物炭对土壤中石油烃的降解研究

以牛粪为原材料制备牛粪生物炭,通过牛粪生物炭的添加对沈阳市沈抚污灌区石油烃污染土壤进行降解研究。以期为应用牛粪生物炭原位修复污灌区石油烃污染土壤提供技术支撑。结果表明:牛粪生物炭对土壤中石油烃具有降解作用。当牛粪生物炭热解温度为700℃、牛粪生物炭投加量为75g·kg^-1、土壤初始pH 9、土壤温度为30℃时、石油烃的降解效果最佳(降解率可达65%以上)。牛粪生物炭对石油烃污染土壤具有良好的长效修复效果。     

生物炭基肥对板栗产量和品质的影响

为提高板栗的产量和品质,作者开展对生物炭基础肥应用研究,分析不同施肥处理对板栗个数、单粒重、单蓬重、单株产量的影响,以及对板栗品质如淀粉、可溶性糖、粗脂肪、蛋白质含量的影响。结果表明,10%(BC+腐殖酸)+90%复合肥处理显著提高板栗数量和单蓬重,较对照提高20.83%和48.14%,较复合肥提高33.33%、28.65%;10%(BC+腐殖酸)+90%复合肥+柠檬酸钛6 g处理的单株产量最高,较对照提高64.58%,较复合肥提高15.12%;20%BC+80%复合肥处理的板栗淀粉和可溶性糖含量均最高,淀粉较对照和复合肥提高6.86%和2.99%,可溶性糖较对照和复合肥提高0.86%、2.24%;粗脂肪含量是10%(BC+腐殖酸)+90%复合肥处理的最高,较对照和复合肥提高2.90%、0.20%;蛋白质含量以10%(BC+腐殖酸)+90%复合肥+柠檬酸钛6 g和10%(BC+腐殖酸)+90%复合肥处理的为最高和次高,依次较复合肥处理的提高0.91%、0.71%。总之,适宜配比的生物炭有利于提高板栗产量和品质。     

秸秆生物炭用量对马铃薯品质及土壤生化性质的影响

为了解不同秸秆生物炭对马铃薯品质及土壤性质的影响,设置了生物炭用量分别为0、100、150、200、250g·株~(-1)的5个处理5次重复的田间试验,收获时,对马铃薯产量、品质和土壤生化性质进行了分析。结果表明,秸秆生物炭施用量为200 g·株~(-1)为宜,与对照相比,马铃薯产量提高了38.5%,块茎中淀粉、蛋白质和维生素C含量分别提高了13.5%、21.4%和30.5%,根区土壤过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性分别增加了17.6%、15.4%、34.3%、79.3%,土壤微生物的AWCD值(平均吸光值)、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数等分别增加77.8%、21.7%、10.7%、82.3%。     

有机肥和生物炭施用对猕猴桃果实品质的影响

以4年嫁接树龄的“贵长”猕猴桃为试验材料,采用田间试验的方法,共设置4个试验处理,测定了不同施肥处理下猕猴桃的产量和品质指标,研究了生物炭和有机肥混施以及单施处理下对猕猴桃产量以及品质指标的影响,以期为“贵长”猕猴桃果实品质和产量的提升提供参考依据。结果表明:与对照相比,各施肥处理极显著提高了果实的产量及单果质量、可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白质、糖酸比和维生素C含量,显著降低了可滴定酸含量;通过主成分分析得到各处理下的果实品质综合得分,表现为2种肥的混合配施效果优于单施,而单施优于对照。生物炭和有机肥的施入可以提升猕猴桃的果实品质和产量,其中生物炭肥和有机肥混合施肥的处理施肥效果最佳。     

不同配比生物炭基肥对苦苣生长及品质的影响

为改善设施大棚中苦苣种植的产量及品质,采用盆栽试验的方法,分析不同配比的生物炭基肥(CK、单施复合肥、单施生物炭、20%复合肥+80%生物炭、40%复合肥+60%生物炭、60%复合肥+40%生物炭、80%复合肥+20%生物炭)下苦苣生物量、硝酸盐含量、维生素C含量、可溶性糖含量及SPAD值。结果表明,施用生物炭肥可以提高苦苣的生物量,增加植株SPAD值,降低苦苣硝酸盐含量,增加维生素C含量和可溶性糖含量。尤其是20%复合肥+80%生物炭、40%复合肥+60%生物炭配比的苦苣产量及营养品质表现更优。     

生物炭对土壤中温室气体排放的影响及其机理研究进展

生物炭具有独特的理化性质和极高的稳定性,生物炭农业应用作为增强土壤碳汇的碳固存手段,在减少碳排放方面表现出巨大潜力。该文梳理了国内外的相关研究成果,综述了生物炭的固碳机制及其对土壤微生物生态、土壤温室气体释放的影响,重点阐述了生物炭对土壤中CO₂、CH₄和N₂O 3种温室气体排放的影响规律和调控机理。发现施加生物炭对土壤温室气体排放具有显著影响,在不同环境条件下表现出促进或抑制效应,相关研究尚不充分。今后应深入开展大尺度、不同土壤质地及复杂环境条件影响下生物炭对温室气体排放的影响规律、量效关系及其调控机理,以期更全面地评价生物炭农业应用作为碳固存手段的应用潜力,为我国“双碳”目标的实现提供参考依据。     

不同用量生物炭对连作土壤改良及黄瓜生长的影响

以黄瓜为试材,采用桶栽的方法,研究了不同用量生物炭(按连作土壤质量比1%、3%、5%、7%、9%施入)对连作土壤性状、微生物数量及黄瓜生长的影响。结果表明:连作土壤施用适量的生物炭可以显著降低土壤容重和电导率,提高田间持水量,pH和速效钾含量,降低土壤真菌和尖孢镰刀菌数量,提高细菌和细菌/真菌比值,从而改善了黄瓜根区土壤微生态环境,促进了黄瓜生长和产量的提高。综合分析认为,施用5%用量较为适宜,在实际生产中可作为改良连作土壤的措施加以利用。     

生物炭对砂土水肥保持及苹果生长的影响研究

为解决砂土易漏水漏肥的问题,以富士/平邑甜茶为试材,探讨了生物炭在砂土苹果园中的应用效果。结果表明,生物炭与化肥配合穴施增加了优质果率,提高了单果质量与单株产量,分别达到70.21%、261.92 g和59.62 kg,较传统单独穴施化肥的对照分别增加了43.40%、15.21%和36.06%;可溶性固形物和维生素C含量较对照提高了7.10%和30.30%,果实品质得到改善;土壤速效氮和速效钾含量分别达153.58和142.2 mg·kg~(-1),较对照提升15.69%和33.27%;在降水后第3天生物炭施用土层土壤含水量较上、下土层分别高36.65%和27.92%,1个月后仍然分别高56.65%和45.79%。结果显示,生物炭与化肥配合穴施的方法在砂土苹果园中对其肥水的保持及苹果产量和品质的提高均有显著效果。     

生物炭对设施菜田土壤理化性状及番茄生长的影响

为深入了解生物炭对设施菜田土壤质量保育效果以及对蔬菜生长的影响,以番茄为供试材料,采用田间试验定量分析方法,在设施菜田中施入不同用量的生物炭(1000、2000、3000、4000、5000 kg/hm^2),研究生物炭对菜田土壤理化性状及番茄生长、产量、品质的影响。结果表明:适量增施生物炭,番茄产量、总糖含量有所增加,可溶性酸含量显著减少。同时,施用生物炭可降低土壤容重4.7%~11.8%,土壤中有机质含量有一定程度提升。生物炭用量2000 kg/hm^2时增产最明显,较对照可增产10.52%,生物炭用量4000 kg/hm^2时土壤保育效果与番茄品质提升最显著。     

生物炭对番茄幼苗生长及养分吸收的影响

在番茄育苗基质中添加不同比例的生物炭(小麦秸秆和花生壳1 V∶1 V混合物经高温炭化形成的炭粉),研究生物炭对番茄幼苗生长及养分吸收的影响。结果表明:添加10%~30%的生物炭有助于改善育苗基质的通气性,降低育苗基质的容重,提高基质p H值和EC值;与对照相比,在育苗基质中添加20%的生物炭能够显著提高番茄幼苗的茎粗、壮苗指数、根冠比、叶绿素含量和根系活力,增幅分别为24.29%、62.87%、31.29%、54.87%和26.86%;且显著增加了番茄幼苗对氮、磷、钾养分的吸收和积累,有利于番茄幼苗生长。     

生物炭对黄瓜根际土壤养分和酶活性的影响

以黄瓜根际土壤为试材,以土壤添加不同梯度量(5、10、20、40、60t·hm-2)生物炭为处理,以温室土壤不添加生物炭为对照(CK),研究不同梯度量生物炭对黄瓜结果前期、盛期和后期20~40cm土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机碳、全氮含量以及脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明:黄瓜土壤经一定量生物炭处理后,在结果前期、盛期和后期可不同程度提高黄瓜根际20~40cm土壤养分含量和酶活性,并且在结果盛期作用最为显著;20t·hm~(-2)生物炭量处理优于其它处理,与对照相比,在结果前期、盛期和后期,均显著提高黄瓜20~40cm根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机碳、全氮含量以及脲酶、蔗糖酶活性。总体而言,施用生物炭能改变黄瓜根际土壤速效养分含量及酶活性,为生物炭在黄瓜生产应用提供指导依据。     

缺硼胁迫对枳幼苗根系生长及线粒体功能的影响

为明确缺硼胁迫对枳[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]幼苗根系损伤的机制，采用营养液培养法研究缺硼对枳幼苗根系生长发育、线粒体活性氧代谢、抗氧化酶活性变化、线粒体特性和线粒体超微结构的影响。结果表明：缺硼处理抑制了枳幼苗根系生长，根系总根长、总表面积、总体积、平均直径及根系生物量均明显降低，根系活力也显著下降。缺硼处理降低了根系线粒体超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性，增加了过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量。缺硼处理还使线粒体膜吸光度变化值降低，说明增大了线粒体膜透性转换孔开放程度。缺硼处理降低了线粒体膜流动性、线粒体膜电位和细胞色素c/a值，线粒体功能受损导致ATP合成明显减少。透射电镜观察结果显示缺硼处理的根系线粒体结构被破坏，线粒体内嵴减少，出现空泡化现象。综上，缺硼会显著抑制枳幼苗的生长发育，其作用机制可能与线粒体结构与功能受损有关。