铁改性生物炭对水稻土中砷/铁还原的影响

为探讨铁改性生物炭对水稻土中砷（As）/铁（Fe）形态转化的影响,本研究以湖南某矿区周边As污染稻田土壤为研究对象,研究对照组（CK）、生物炭（CS）、铁改性生物炭（CFS）和蒽醌-2,6-二磺酸盐（AQDS,AS）4个处理对As/Fe形态转化及微生物群落结构的影响。结果表明：培养至49 d时,各处理中释放的As（Ⅲ）浓度为CS（383.6 μg·L^-1）>AS（335.7 μg·L^-1）>CK（296.9 μg·L^-1）>CFS（109.7 μg·L^-1）;Fe（Ⅱ）浓度为CFS（166.3 mg·L^-1）>AS（155.1 mg·L^-1）>CS（123.8 mg·L^-1）>CK（72.43 mg·L^-1）。CK、CS、CFS、AS处理中溶解性有机碳（DOC）分别被利用了52.37%、56.96%、55.29%、53.52%;3个处理组液相层中DOC的腐殖化程度显著高于CK。16S rRNA基因测序结果表明,优势微生物为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,约占细菌总量的70.0%;CFS处理组中As/Fe还原菌（Clostridium、Geobacter和Anaeromyxobacter）的相对丰度显著高于其他处理。研究表明,施加铁改性生物炭会改变DOC的生物利用性及微生物群落结构,从而调控水稻土中As（V）/Fe（Ⅲ）的还原,为水稻土As污染修复提供理论基础。     

生物炭与菌肥配施对元宝枫育苗基质性质及幼苗生长的影响

采用室外盆栽试验,在等量元宝枫育苗基质(珍珠岩、泥炭土、红壤体积比为7.5∶0.5∶2.0)中添加生物炭(A)、菌肥(B),设置无添加(CK)、AB0(单施20 g生物炭)、AB1(施用20 g生物炭+10 g菌肥)、AB2(施用20 g生物炭+20 g菌肥)、AB3(施用20 g生物炭+30 g菌肥)等5个处理,研究生物炭与不同用量菌肥配施对育苗基质性质的改良作用及对元宝枫幼苗生长的影响。结果表明,与CK相比,添加生物炭菌肥处理均可显著降低基质容重、增加基质总孔隙度、降低基质酸性、增加基质养分含量,其中AB3处理对基质的改良效果最好;AB0处理降低了基质酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶)活性,AB2、AB3处理显著提高了基质酶活性。与CK比较,AB0处理幼苗生理特性指标,包括叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率以及生长特性指标,包括株高增长量、茎粗增长量、单株叶面积、单株叶鲜质量均降低,但对幼苗根系发育有一定促进作用;AB1、AB2、AB3处理生理特性和生长特性指标均有明显提高,其中AB2处理对幼苗地上部分生长促进效果最好,AB3处理对幼苗地下部分促进效果最好,基质性质的各项指标与幼苗的各项生理生长指标均存在显著或极显著相关关系。表明生物炭与菌肥配施对基质性质的改良和促进幼苗生长发育的最佳施用量并不相同,综合考虑经济效益,AB2处理基质可用于改良基质及培育元宝枫优质壮苗,并可作为优良基质在生产上推广应用。     

生物炭对草地盐碱土盐碱化特征和土壤养分的影响

受气候和人为不合理扰动等因素的影响,草原土壤出现了大面积的盐碱化,严重威胁畜牧业生产和生态安全。以重度退化的草地盐碱土为试验对象,研究不同类型生物炭对草地盐碱土盐碱化特征和土壤养分的影响。研究结果表明：与对照相比,改性生物炭的添加在不同程度上降低了盐碱土的盐碱化特征指标（pH值、土壤总碱度、可溶性钠离子质量摩尔浓度、交换性钠离子质量摩尔浓度、土壤碱化度）,且降低幅度与添加比例成正比;不同类型生物炭的添加对盐碱土的养分影响较小。总的来说,施用氯化钙改性生物炭可通过缓解土壤盐碱化改善土壤养分状况,从而起到刺激土壤微生物与环境因子的相互作用。     

生物炭基肥与化肥配施对水稻产量的影响

为探讨了炭基肥与化肥不同配施模式对双季稻产量的影响,以炭基肥为试验材料,以冬闲常规施氮为对照,采用完全区组设计7个处理,包括对照(CK,不施肥)、氮肥(CN)、紫云英还田条件下炭基肥与化肥比例分别为10:0 (F₈₀N₀C₁₀)、8:2 (F₈₀N₂C₈)、5:5 (F₈₀N₅C₅)、2:8 (F₈₀N₈C₂)和0:10(F₈₀N₁₀C₀),进行了生物炭基肥与化肥配施对水稻产量的影响。结果表明,炭基肥与化肥配施能够显著增加水稻产量。在早稻季,F₈₀N₈C₂增产效果最为明显,增产1.23 t/hm2,增幅为27.82%;在晚稻季,各处里中仅F₈₀N₈C     

生物炭与氮肥减量配施对烤烟生长及土壤酶活性的影响

通过盆栽试验研究了生物炭与氮肥减量配施(CK:常规施氮量;T1:常规施氮量+生物炭;T2:90%常规施氮量+生物炭;T3:80%常规施氮量+生物炭;T4:70%常规施氮量+生物炭)对烤烟生长及土壤酶活性的影响,以期为生物炭输入条件下烤烟的氮肥运筹提供理论依据。结果表明,与CK相比,在常规施氮量条件下添加生物炭显著增加了烟叶叶绿素a+b和类胡萝卜素的含量,显著提高了烟株根系活力及土壤酶活性,促进了烤烟的生长;在生物炭添加条件下,减少常规施氮量的10%~20%并没有显著影响烟株生长及烟叶叶绿素a+b含量、类胡萝卜素含量、净光合速率,且更有利于提高土壤酶活性、烟株根系活力和根冠比。建议在生物炭输入条件下适量减少氮肥施用量,这样更有利于提高烟田氮肥利用效率,保障烟区健康发展。     

生物炭施用对滨海盐碱土速效养分和酶活性的影响

[目的]探讨添加不同量生物炭对滨海盐碱土的改良效果,为滨海盐碱地土壤改良和培肥提供新思路.[方法]选取滨海轻度盐碱化土壤为供试基质,油菜为供试植物,通过温室大棚盆栽试验,研究不同生物炭施入量[0(对照)、5、10、20、30和40 g/kg]对土壤pH、有机碳和速效养分含量及土壤酶活性的影响.[结果]土壤pH、有机碳、碱解氮和速效钾含量均随生物炭施入量的增加而增加,生物炭施入量小于20 g/kg时,土壤有机碳和速效养分含量增速较快,当生物炭施入量大于20 g/kg时增速减缓;土壤速效磷含量在生物炭施入量为20 g/kg时达最大值,比对照高78.1%.土壤脲酶活性随生物炭施入量的增加而升高,在生物炭施入量为40 g/kg时达最大值;碱性磷酸酶和蔗糖酶活性随生物炭施入量的增加呈先升高后降低的变化趋势,在生物炭施入量为20 g/kg时达最大值,分别比对照高42.9%和142.8%;土壤蛋白酶活性在生物炭施入量为30 g/kg时达最大值,比对照高80.1%.[结论]生物炭施用可增加盐碱地土壤中有机碳和速效养分含量及酶活性,以施入量为20 g/kg的效果最佳,可作为一种改良剂用于盐碱地复垦和生态重建,但在施用过程中需注意其对土壤pH的影响.     

生物炭和腐熟秸秆组配基质对水稻幼苗生长的影响

为应对我国北方粳稻育苗"取土难、难取土"等问题,配制以水稻秸秆及稻壳等稻田废弃物为材料的新型水稻育苗基质,通过对基质的理化性质分析和育苗质量检测,考察新型育苗基质替代传统育苗基质草炭土的可能性。以0%、10%、20%和30%的比例(v/v)将稻壳生物炭加入由腐熟水稻秸秆(33%、40%、50%)、珍珠岩和蛭石配制成的腐熟基质中,配制成生物炭育苗基质,分析其基础性质和对水稻幼苗生长的影响,并对水稻幼苗生长指标与基质的基础理化性质及养分特性进行相关性分析。研究结果表明:生物炭与腐熟秸秆配制的育苗基质物理性状与养分特性表现良好。随着生物炭施用量的增加,基质容重降低17.9%～29.6%,总孔隙度增加36.3%～69.9%,持水孔隙度增加110.1%～143.4%,pH增加0.40～0.57。生物炭的添加显著增加了基质的全碳含量,与不施炭处理相比增加240.1%～457.3%,全氮含量增加50.0%～96.6%,有效磷含量增加19.6%～61.4%,速效钾含量增加186.3%～383.2%。但过高生物炭和腐熟秸秆用量会使育苗基质中碱解氮含量降低,导致秧苗生长受到抑制,因此,水稻秧苗综合性状表现...     

铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征

利用农作物残体小麦秸秆为原料制备生物炭,并用氯化铁溶液改性,考察了改性后生物炭元素组成和表面官能团的变化、改性和吸附后生物炭中磷形态变化特征以及溶液初始pH的影响,分析了铁改性生物炭对磷的吸附机理。结果表明,生物炭经氯化铁溶液改性后C的质量分数大幅下降,O和Fe的质量分数大幅上升;表面的羧基含量增加,碱性官能团含量显著降低。铁改性使生物炭对磷的吸附平衡时间由改性前的60 min增至120 min;铁改性后,生物炭的理论最大吸附量为10.1 mg·g-1,是改性前的19.4倍。改性前生物炭对磷的吸附主要是物理吸附,表现为交换态磷含量大幅增加,占吸附总量的82.1%;而铁改性生物炭主要是化学吸附,表现为铁结合态磷的增幅最大,占吸附总量的66.7%,交换态磷仅占26.6%。随溶液初始pH的增加,铁改性生物炭对磷的去除率先增加后下降,pH=7时去除率最高,去除率随pH的变化与交换态磷含量密切相关;随着pH升高,铁结合态磷有向闭蓄态磷转化的趋势。     

生物炭与氮肥配施对高粱生长及镉吸收的影响

为探讨生物炭与氮肥配施对高粱生长及镉(Cd)吸收的影响,采用盆栽试验,研究了在中、轻度Cd污染土壤(以YB1、YB2表示)上分别进行0、2%和5%3个生物炭用量(以B0、B2、B5表示)配施0、200、500 mg·kg~(-1)3个施氮水平(以N0、N200、N500表示)对土壤理化性质、有效Cd含量、高粱光合特性及其Cd吸收的影响。结果表明:两种土壤上,增加生物炭用量能提高土壤pH和有机质含量,并在5%添加量时显著降低土壤CaCl_2-Cd含量;氮肥水平仅在YB1土壤上显著影响土壤CaCl_2-Cd含量。YB1土壤上,氮肥水平对高粱净光合速率、气孔导度和蒸腾速率有显著影响,均有随施氮量增加而增加的趋势;而高粱地上部Cd含量与CaCl_2-Cd含量显著正相关,在B5N0处理中最低(3.87 mg·kg~(-1)),B0N200处理中最高(6.79 mg·kg~(-1))。YB2土壤上,生物炭用量对高粱净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均有极显著影响,气孔导度和蒸腾速率有随生物炭用量增加而降低的趋势;高粱地上部Cd含量与气孔导度、蒸腾速率显著正相关,与生物量显著负相关,在B2N500处理中最低(3.79 mg·kg~(-1)),B0N0处理中最高(5.32 mg·kg~(-1))。研究表明,生物炭与氮肥配施能影响土壤理化性质、高粱光合特性和生长等因素,进而影响高粱地上部对Cd的吸收,不同土壤条件下影响高粱地上部Cd吸收的主要因素存在差异。     

不同种类生物质炭及施用量对水稻生长及土壤养分的影响

通过盆栽方式进行水稻秸秆炭、水稻谷壳炭、果木木炭等3种生物质炭比较试验,每盆土壤15kg,参照大田用量模式设置了5、10、20、40t/hm2 4个秸秆炭水平,20、40t/hm2 2个谷壳炭与木炭水平,研究不同处理对水稻生长及土壤养分的影响。结果表明,3种生物质炭在一定范围内都能促进水稻干物质积累和产量形成,以秸秆炭效果最好。不同秸秆炭施用量比较,干物质量和产量呈先增后降趋势,在20t/hm2时达到最高,生物量较不施炭对照提高51.45%,谷粒产量增加72.55%。施用谷壳炭以40t/hm2效果较好,产量提高60.52%。施用20t/hm2木炭有提高地上部生物量与产量的作用,但增加至40t/hm2则明显降低。适量施用生物质炭能够增加土壤中速效氮磷钾和总养分含量,以秸秆炭效果最好,谷壳炭次之,木炭最差。木炭的碳含量高达74.28%,过量施用显著降低土壤速效氮磷钾含量,对水稻生长不利。     

秸秆生物炭对水稻生长及滩涂土壤化学性质的影响

为改善滨海滩涂土壤结构和性质,提高其保肥供肥能力。本研究单施秸秆生物炭,并按滩涂土壤湿质量的5%、10%、15%和20%的比例将生物炭与滩涂土壤混匀,连续两年考察一次性施用生物炭以及生物炭改良滩涂土壤的效果。调查了两个稻季的水稻产量和谷草比,并监测了两个稻季土壤性质的动态变化。结果表明：适宜地添加秸秆生物炭增加了水稻产量、提高了谷草比;增加了土壤电导率（EC）和阳离子交换量（CEC）;提高了土壤碳、氮含量,但在稻季休闲期,土壤中碳、氮会发生矿化而引起碳、氮含量减少;生物炭的添加对滩涂土壤pH没有显著影响。研究表明,滩涂土壤施加秸秆生物炭可以改善土壤结构,培肥地力,在消化大量农作物秸秆的同时为粮食产区的发展分担压力。     

铁改性油菜秸秆生物质炭对酸性茶园土壤氮磷淋失 及酶活性的影响

生物质炭是一种具有前景的土壤改良剂,目前针对铁改性油菜秸秆生物质炭对茶园土壤养分淋失的研究相对较少。通过向茶园土壤中添加改性、未改性油菜秸秆生物质炭（炭土质量比分别为1 %、3 %和5 %）后开展土柱淋溶及土壤培养实验,研究铁改性或未改性油菜秸秆生物质炭作用于土壤养分淋失及酶活性（蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶）的变化规律,旨在分析和比较铁改性及未改性生物质炭对茶园土壤微生物活性及养分循环的影响。结果表明,添加生物质炭可增加茶园土壤的保水能力, 土壤水分累积淋溶量随生物质炭添加量的增加显著减少, 添加5 %的改性生物质炭（g3）及未改性生物质炭（w3）分别较未添加生物质炭的土壤（CK）减小7.70 %和16.98 %。g3处理对土壤硝态氮和磷酸盐的固持作用最为显著,淋失量较CK处理分别减少31.82 %和60.56 %。生物质炭对茶园土壤酶活性存在一定促进作用,但添加改性或未改性生物炭对土壤酶活性的影响存在明显差异。其中, w3中土壤脲酶、蔗糖酶分别显著高于其他处理14.85 %～25.10 %和19.00 %～48.98 %,添加3 %未改性生物质炭（w2）后,土壤过氧化氢酶活性高出其他处理2.14～29.33 μmol·h^-1·g^-1;g3处理对酸性磷酸酶促进作用最强。总的来说,未改性生物炭在增强茶园土壤持水能力及促进土壤酶活性方面要优于铁改性生物炭,而改性生物质炭对土壤氮磷养分的固持作用更为显著。因此,为改善茶园土壤质量,提高土壤肥力,应适量选取铁改性生物质炭。     

秸秆生物质炭对镉污染水稻土根际酶活性的影响

为了探究不同Cd污染程度下生物质炭输入对水稻根际土氧化还原类酶、碳循环酶的活性变化的影响,选取水稻作为研究对象,测定不同生物质炭量及Cd施入下水稻根际及非根际土壤酶活性的变化状况。研究表明,不同处理下,水稻根际土壤碳循环酶的综合活性指数值介于1.388~12.029之间,而非根际土壤碳循环酶的活性指数值介于0.542~1.713之间。水稻根际土壤氧化还原类酶的综合活性指数值介于0.387~1.627之间,而非根际土壤氧化还原酶指数值介于0.167~1.201之间。可见水稻根际碳循环类酶及氧化还原类酶的活性均高于非根际土壤。当生物质炭施入量为10%,Cd的含量为2.5 mg·kg~(-1)时,水稻根际土壤的碳循环类酶活性指数为12.029,氧化还原类酶活性指数为1.192,均达到最大。由此可得,该浓度的生物质炭施入对两大类酶活性值的提升均有显著作用。     

生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响

为了解生物质炭施用对红壤性质的改良效果,采用盆栽试验研究不同生物质炭投入量对2种不同肥力水平红壤质量指标的影响,探讨生物质炭施用对黑麦草生长的影响.结果表明:红壤施用生物质炭不仅大大提高了土壤碳库,还可降低土壤酸度,增加土壤pH值和盐基饱和度,提高土壤水稳定性团聚体数量,增加土壤速效磷、速效钾和有效氮,增强土壤保肥能力,改善植物生长环境,促进黑麦草的生长;生物质炭施用量为10和50 g·kg-1时,经1年的培养试验后2个研究土壤的有机碳、速效P、速效K和盐基饱和度分别比对照增加31%～744%、14%～215%、6%～110%和17%～82%,pH值增加0.11～0.40个单位;生物质炭的改善作用在肥力水平较低的土壤上明显高于肥力水平较高的土壤,改善效果随生物质炭用量的增加而增加,而在肥力水平较高的土壤中,高量施用生物质炭(200 g·kg-1)可导致土壤微生物生物量下降,对黑麦草的生长产生轻微的抑制作用.     

生物炭施用对水稻育秧土理化特性和秧苗素质的影响

【目的】明确生物炭在水稻育秧中的应用潜力。【方法】以木薯秸秆炭为材料,在不同播期条件下研究生物炭施用(φ为25%)对水稻育秧土理化特性、秧苗根系及地上部性状的影响。【结果】与对照相比,木薯生物炭施用改善了育秧土理化特性,木薯生物炭施用使育秧土容重降低了0.66 g·cm~(–3),pH及有机质和碱解氮质量浓度分别增加了0.51、50 mg·cm~(–3)和195μg·cm~(–3),木薯生物炭施用促使水稻秧苗的根长、根系表面积、根体积、根系生物量和发根力分别提高了32.4%、30.1%、50.0%、13.7%和21.5%,秧苗叶面积、株高、茎基宽和地上部生物量分别提高了19.2%、8.0%、5.3%和10.2%。生物炭对水稻秧苗性状的影响在不同播期间存在一定差异,温度相对较低的播期生物炭对秧苗性状的影响达到显著水平。【结论】木薯生物炭提高了秧苗素质,在温度较低条件下,木薯生物炭更易培育壮秧,可作为水稻育秧基质的良好添加物。     

鸡粪生物炭施用影响聚乳酸微塑料污染的酸性土壤质量

为研究生物炭对可生物降解塑料污染土壤理化性质的影响,以聚乳酸微塑料（PLA-MPs）为研究对象,开展半年的土壤培养实验,分析施用鸡粪生物炭对PLAMPs污染的酸性土壤质量的影响。结果表明：PLA-MPs污染导致土壤pH升高,造成氮、磷、钾等养分流失,影响土壤碳周转;施用鸡粪生物炭使PLA-MPs污染的酸性土壤变成碱性,脲酶和转化酶活性有不同程度的上调,培养结束时,土壤有效磷和速效钾分别提高61.08%和6.10倍,无机氮锐减64.31%;PLA-MPs和生物炭协同作用下,土壤净全碳变化量与PLA-MPs污染土壤的净碳变化量呈极显著正相关。研究表明,生物炭的施用可减缓PLA-MPs污染造成的磷和钾养分流失,生物炭和PLA-MPs协同影响土壤全碳周转和氮转化。     

生物炭对碱性砂质土壤小麦出苗及幼苗生长的影响

为探究生物炭还田对砂质土壤小麦出苗和幼苗生长的影响及原因。本研究设置2个盆栽试验。试验1比较0%、0.6%、1.8%、3.6%和5.4%(质量分数)5个生物炭梯度对小麦出苗率、小麦萎蔫时含水量和有效水含量的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加出苗率及有效水含量呈降低趋势,小麦萎蔫时含水量则与之相反。在此基础上,试验2进一步研究30%~50%(WL)、50%~70%(WF)、70%(WE)3个水分梯度下生物炭施用量与5个生物炭梯度的耦合效应试验,分析其对幼苗生长、土壤pH和EC的影响。结果表明,各水分梯度下施用过量生物炭(3.6%)抑制小麦幼苗生长,WF和WE水分条件下土壤pH和WL、WF和WE水分条件下土壤电导率均与小麦根系活力、植株含水量和地上部生物量显著负相关。综合表明,在碱性土壤中施用生物炭后会提高土壤pH和EC,从而抑制小麦出苗和幼苗生长。     

改性生物炭对农田土壤铬形态分布和酶活性的影响

为研究改性牛粪生物炭对土壤铬形态分布和酶活性的影响,以HNO₃改性牛粪生物炭、FeCl₃改性牛粪生物炭和原始牛粪生物炭为研究对象,研究3种改性生物炭对农田土壤铬形态分布、土壤理化特性和酶活性的影响。结果显示:HNO₃改性牛粪生物炭和FeCl₃改性牛粪生物炭相比于原始牛粪生物炭,比表面积、总孔容、微孔比表面积分别提升了2.86 m²·g^-1、0.004 cm³·g^-1、0.01 m²·g^-1和11.09 m²·g^-1、0.013 cm³·g^-1、2.20 m²·g^-1,但平均孔径分别下降了1.28 nm和3.86 nm。与未改性生物炭相比,改性生物炭官能团种类没有变化,但羟基(—OH)、羧基(—COOH)和羰基(C=O)均得到强化。Cr(Ⅵ)吸附试验中,3种生物炭均表现出良好的吸附效果,尤其是FeCl₃改性牛粪生物炭的吸附效果最优,最大吸附量达到15.90 mg·g^-1。土壤培养试验结束时(60 d),添加生物炭的土壤酸可溶态、可还原态和可氧化态铬含量分别比未添加生物炭土壤降低0.97%~2.15%、0.28%~0.94%、4.70%~9.40%。而在添加改性生物炭的土壤中残渣态铬含量(42.3%~45.2%)显著高于添加未改性生物炭的土壤(38.6%)和对照土壤(32.8%)。相关性分析结果表明,生物炭主要通过提高土壤pH、阳离子交换量和有机质含量,促进土壤中的酸可溶态铬向残渣态转化,其中FeCl₃改性牛粪生物炭的促进效果最优。生物炭的添加降低了土壤中铬的毒害作用,同时提升了土壤中脲酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性,其中改性生物炭对土壤酶的促进效果优于原始生物炭。研究结果证明改性生物炭可以作为一种低成本、环保的吸附剂来有效修复Cr(Ⅵ)污染土壤。