施用生物炭后塿土土壤微生物及酶活性变化特征

以小麦-玉米轮作试验为研究对象,探究了施用不同量生物炭对塿土土壤生物活性动态变化的影响。生物炭用量设5个水平:B0(0 t·hm-2)、B20(20 t·hm-2)、B40(40 t·hm-2)、B60(60 t·hm-2)和B80(80 t·hm-2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明:生物炭可显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶和玉米收获后碱性磷酸酶活性,但对蔗糖酶和小麦季碱性磷酸酶活性影响不显著,且显著提高土壤酶指数;提高土壤微生物量碳氮含量,用量为80 t·hm-2时效果最显著,但降低土壤微生物量碳氮比;显著增加土壤三大类微生物类群的数量,增幅随其用量的增加而增加。动态变化显示,越冬期的土壤微生物量碳氮含量最低,但微生物量碳在拔节期出现高峰,而土壤微生物量氮在返青期出现高峰,与作物生育旺盛时期一致;显著减少微生物量碳和微生物量碳氮比的季节波动。施用生物炭可显著改善土壤微生物和酶活性,土壤酶指数为土壤酶活性的综合表征,可全面反映土壤酶活性对生物炭的响应特征,能够作为一种土壤质量评价方法。     

施用生物炭对 土微生物量碳、氮及酶活性的影响

【目的】研究不同用量生物炭对土微生物量碳（SMBC）、微生物量氮（SMBN）及酶活性的影响,为生物炭提升土壤质量提供科学依据。【方法】采用大田试验,将果树树干、枝条生物炭（450℃、限氧条件下裂解）以不同用量（0、20、40、60、80 t·hm^-2分别记作B0、B20、B40、B60、B80）施入土,与耕层（0-20 cm）混匀。经过2年的夏玉米和冬小麦轮作后,分3层测定0-30 cm土层的土壤生物活性及理化性质,采用主成分分析研究施用生物炭后土酶活性及微生物量碳、氮的变化特征。【结果】（1）在0-20 cm土层,SMBC和SMBN均是在生物炭用量为40或60 t·hm^-2时达到最大,而在20-30 cm土层,SMBC和SMBN均在生物炭用量为80 t·hm^-2时达到最大,且在整个测试土层,施炭处理均比对照（B0）含量高。（2）随生物炭施用量的增加,6种土壤酶活性总体上表现为先增加后降低的趋势。施用生物炭显著增加了土壤酶指数（SEI）,在0-10 cm土层,施炭处理较B0显著增加1.6-2.7倍;在10-20 cm和20-30 cm土层,施炭处理较B0分别显著增加26.6%-39.5%和18.7%-21.7%,但用量达到80 t·hm^-2时,SEI则又显著下降。（3）通过主成分分析可以将本研究的8个指标归纳为土壤活性因子和土壤强度因子,其综合得分在不同土层总体上表现为0-10 cm土层＞10-20 cm土层＞20-30 cm土层;在0-10 cm和10-20 cm土层,不同处理综合得分为B60＞B40＞B20＞B80＞B0,在20-30 cm土层,综合得分为B60＞B80＞B40＞B20＞B0。【结论】生物炭的施用增加了土土壤微生物量,提高了土壤酶活性,改善了土壤生物环境。总体而言,60 t·hm^-2的生物炭施用量综合表现最优。     

生物炭对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

为明确半干旱地区草甸土玉米栽培过程中生物炭的最佳施用量,进行了田间小区试验,研究了生物炭不同施用量(0 t/hm~2、10 t/hm~2、20 t/hm~2、40 t/hm~2、80 t/hm~2)对土壤养分、土壤酶活性及产量的影响。结果表明:施用生物炭对土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有提高作用,且均与施炭量成正相关。但土壤有效磷含量在生物炭施用量80 t/hm~2时最显著。土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性也均表现为施炭量80 t/hm~2促进作用更明显,且持续时间更长。不同生物炭施用量对玉米产量均有促进作用,10 t/hm~2、20 t/hm~2、40 t/hm~2、80 t/hm~2处理玉米产量分别较对照增加了1.16%、9.97%、28.53%、42.13%。因此,生物炭的施用改善了土壤养分状况、提高了土壤酶活性、促进了产量形成,在0～80 t/hm~2的施用范围内,随着生物炭施用量的增加,其作用效果更为显著。     

秸秆及其生物炭添加对土壤酶活性的影响

为明确土壤酶活性对不同外源炭添加的响应,采用培养试验,分别添加0、1％、2％、3％、4％、5％土壤质量分数的秸秆和生物炭.结果 表明:生物炭对土壤pH、全碳、全氮、速效磷、速效钾含量的提升作用大于秸秆添加,但未对速效氮含量产生显著影响.秸秆添加显著提高了土壤酸性磷酸酶(AP)、β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CB...     

生物复混肥对土壤微生物功能多样性及土壤酶活性的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板技术,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥、生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤酶活性的动态变化。结果表明,生物复混肥处理的微生物群落平均颜色变化率(AWCD)、微生物群落Shannon指数(H)、丰富度指数(S)和Shannon均匀度指数(E)均为最高;微生物群落主成分分析表明,不同施肥处理土壤微生物群落碳源利用特征有一定差异,PC1将生物复混肥与其他处理明显区分,生物复混肥处理分布在PC1的正方向,其他处理分布在PC1的负方向;起分异作用的主要碳源有糖类、羧酸类和氨基酸类;土壤蔗糖酶、脲酶活性均以生物复混肥处理最高,分别为72.74mgglucose·g-·1(24h)-1和1.15mgNH3-N·g-1·(3h)-1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,增强土壤蔗糖酶和脲酶活性。     

生物炭对桃园土壤微生物功能多样性的影响

以不施生物炭和微生物肥为对照,通过不施生物炭和施微生物肥(BF)、低量生物炭和不施微生物肥(BC1)、低量生物炭和施微生物肥(BC1+BF)、高量生物炭和不施微生物肥(BC2)、高量生物炭和施微生物肥(BC2+BF)等处理,测量土壤的全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、含水量、有机质含量等理化性质,并结合Biolog-ECO微孔板技术,分析水蜜桃园土壤微生物群落的功能多样性。结果表明,与CK处理相比,BC1和BC2处理的全氮、碱解氮、速效磷和速效钾无明显差异;BC1+BF处理的土壤中碱解氮明显下降,速效钾明显提高,BC2+BF处理的各参数均无明显差异。BC2+BF处理的土壤微生物碳(SMBC)明显增多,但BC2和BC2+BF处理的土壤微生物氮(SMBN)明显降低。BC2处理的AWCD(平均颜色变化率)、Shannon指数和Simpson指数均明显降低,但BC2+BF处理的这些参数无明显差异。通过PCA分析发现,BC2处理与其他处理相隔比较远,有明显的区分,但BC2+BF与BC1+BF相近。综上所述,土壤施入高量生物炭处理会抑制氮利用微生物的生长,且对其微生物群落多样性有不利影响,但施加BF有...     

生物炭与土壤微生物相互作用研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质.目前关于生物炭农用效果的研究侧重于微生物生态方面,施加生物炭对土壤微生物的影响与生物炭性质及土壤环境条件有关.综述了生物炭与土壤微生物之间存在的直接和间接相互作用:一方面,微生物可直接矿化生物炭;另一方面,施加生物炭后土壤环境变化又间接影响微生物.     

增温和生物炭添加对农田土壤酶活性的影响

【目的】研究全球变暖的背景下生物炭添加对农田土酶活性的影响,为农田土壤生态系统管理提供理论依据。【方法】采用开顶式生长室(open-top chamber,OTC)模拟增温的方法,研究了增温和添加生物炭对农田土壤酶活性的影响。【结果】OTC使平均气温增加了0.96℃,降低了土壤含水量;而生物炭的添加明显增加了土壤含水量。单独增温处理提高了土壤磷酸酶和蔗糖酶活性,却抑制了土壤脲酶和过氧化氢酶活性。生物炭对土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶有抑制作用,但当增温和生物炭共同作用下,土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶都随着生物炭添加浓度的增加而增加。土壤环境因子中p H、有机质、速效磷、速效氮和土壤含水量是影响土壤酶活性的主要因素,通径分析表明,速效氮对土壤脲酶和过氧化氢酶活性的影响较大,而p H对土壤磷酸酶和蔗糖酶的影响显著。【结论】在全球变暖背景下,添加生物炭通过改善农田土壤环境而提高土壤酶活性。     

生物有机肥对冬瓜枯萎病及土壤微生物和酶活性的影响

【目的】研究生物有机肥对冬瓜枯萎病的防治效果及对土壤微生物菌群和土壤酶活性的影响.【方法】将生防菌剂与腐熟有机肥按比例混合制成生物有机肥(BOF),通过盆栽试验对生物有机肥防治冬瓜枯萎病的效果进行验证.【结果和结论】生物有机肥可以降低枯萎病的发生率,且随着施用量的增加效果越显著.将不施肥加病原菌处理(CPC)的防效指定为0时,施用生物有机肥的3个处理(BOF1、BOF2、BOF3)防效分别是42.27%、52.92%和70.15%,均高于防效为31.91%的有机肥处理(OF);在有效养分相同的情况下,BOF2处理的植株株高、茎粗、叶宽和鲜质量均高于OF处理,达到显著水平,表现出明显的促生效果;施用生物有机肥后,土壤中细菌和放线菌的数量增加,真菌和尖孢镰刀菌(病原菌)的数量减少,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性均高于不施肥不加病原菌(CK)和CPC处理.表明生物有机肥能提高土壤酶活性、调节土壤微生物菌落结构、改善土壤结构和肥力状况,同时减少病害的发生.     

施生物炭与有机肥对白浆土土壤酶活性的影响

为探讨施生物炭和有机肥对白浆土土壤酶活性的影响,以白浆土为试验土壤进行施生物炭（C₁：施生物炭15000kg·hm^-2、C₂：施生物炭30 000 kg·hm^-2）与有机肥（OM）的定位试验,监测施用后3 a肥效,采集土壤测定β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）、酸性磷酸酶（AP）活性。结果表明,在白浆土上施生物炭和有机肥连续3 a均增加了玉米产量,但从经济效益分析施生物炭仍为负效益,施有机肥为正效益。3 a后仅C₂显著增加了有机质含量,其他处理下有机质和全氮含量增加均不显著。与常规处理相比,C₁仅显著提高了BG酶活性,提高了82.2%,对其他3种酶活性提高均不显著,C₂可显著提高4种酶活性23.1%~47.9%;施有机肥可显著提高AP和LAP酶活性。施生物炭30 000 kg·hm^-2对白浆土土壤改良效果较好,其后效可维持3a以上,但经济效益仍为负。因此实际生产中还应以施用有机肥培肥土壤为重,对于出现严重减产的地块可以考虑通过施用生物炭一次性改良土壤。     

生物炭对玛瑙红樱桃土壤微生物和养分的影响

以贵州省主栽樱桃品种玛瑙红为试材,探讨生物炭对土壤微生物和养分的影响,旨在为玛瑙红樱桃的丰产优质栽培及生物炭在果树上的应用提供理论依据。试验设置0(CK)、5(C1)和10(C2)kg/株3个生物炭施用量,结果显示:在始花期,C1处理显著提高细菌、反硝化细菌数量,C2处理显著提高好氧固氮菌数量;在盛花期,生物炭的添加显著提高了土壤微生物多样性和反硝化细菌数量;在结果期,C2处理显著提高真菌数量;添加生物炭处理提高了土壤pH值和有机质含量,但对土壤养分的影响因物候期而异。结果表明,生物炭的添加能提高玛瑙红樱桃土壤微生物量、微生物多样性、土壤养分,但提高效果与植物所处生长状态有关。     

生物炭对土壤有机碳及微生物影响研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质。生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳 库周转相关的生物地球化学循环过程。生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条 件有关,各研究结论并不一致。一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土 壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力。然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的 影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率。在综述生物炭对土壤本身有机碳 分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响 的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险。     

施氮水平对塿土微生物群落和酶活性的影响

 【目的】研究不同施氮量对土壤微生物群落功能多样性和酶活性的影响。【方法】通过野外大田定位试验,于2009年7月15至2009年9月30采用微生物自动分析系统BIOLOG微平板分析法,对不同施氮水平下土壤微生物群落功能多样性,及水解酶活性的动态变化进行了研究。研究涉及N0（0 kg·hm-2）、N1（60 kg·hm-2）、N2（120 kg·hm-2）和N3（180 kg·hm-2）4个施氮水平。【结果】低氮（N1）、中氮（N2）和高氮（N3）处理的微生物群落碳源利用率（AWCD）、微生物群落Shannon指数（H）和微生物群落丰富度指数（S）均高于零氮（N0）处理,其中N2处理最高。主成分分析表明,不同施氮水平土壤微生物功能多样性差异明显,起分异作用的主要碳源是糖类和氨基酸类。土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均以N2处理最高,分别为24.85 mg glucose·g-1·(24 h)-1、1.04 mg NH3-N·g-1·(24 h)-1 和2.40 mg hydroxybenzene·g-1·(24 h)-1。【结论】氮肥的施用可以提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性。低量和中量氮肥能够提高蔗糖酶和脲酶活性,而中量和高量氮肥可以增加碱性磷酸酶活性。     

生物炭及炭基肥对土壤微生物群落结构的影响

【目的】微生物在土壤养分循环中起到转换者的作用。论文以传统有机肥(玉米秸秆和猪厩肥)为对照,探究施用生物炭和炭基肥等新型有机物料培肥改土对土壤微生物群落结构的影响,以期为不同有机物料合理施用提供理论参考。【方法】依托沈阳农业大学棕壤改土定位试验平台(始于2009年),利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究长期不同有机无机配施条件下土壤理化性质和微生物群落结构特征及二者的相关关系。试验处理包括:秸秆配施化肥还田(CS)、猪厩肥配施化肥(PMC)、炭基肥(BF)以及生物炭配施化肥(BIO)。【结果】PMC和BF处理的pH显著高于BIO处理;PMC处理的全氮含量显著高于BF和CS处理,BIO与PMC处理没有显著差异;PMC处理的有机质含量显著高于BF和BIO处理;PMC处理的土壤含水量最高;不同处理间土壤全钾含量没有显著差异。PMC处理的土壤微生物总PLFAs含量最高,其他处理间没有差异;PMC处理的细菌PLFAs含量最高,BF处理的细菌PLFAs含量显著低于BIO和CS处理;PMC处理的真菌、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs含量显著高于BIO处理,BF与PMC处理差异不显著;PMC处理的放线菌含量显著高于CS处理,BF和BIO处理居于中间无显著差异。BF处理的Shannon-Winner多样性指数和真菌/细菌比值显著高于BIO处理,BF和PMC处理的革兰氏阳性/阴性细菌比值显著低于BIO处理。冗余分析(RDA)结果显示,土壤pH、全氮和有机质对土壤微生物各PLFA有极显著影响(P0.01),含水量和全钾有显著影响(P0.05)。【结论】生物炭和炭基肥长期施用明显改善了土壤理化性质;相较猪厩肥,施用生物炭不利于真菌和革兰氏阴性细菌的积累,而且施用生物炭和炭基肥对土壤微生物群落的影响不同,施用生物炭有利于细菌群落的繁殖,施用炭基肥有利于土壤真菌/细菌比和土壤微生物群落结构多样性的提高;土壤pH、全氮、有机质、含水量和全钾依次是影响土壤微生物群落的重要因子。     

生物炭对不同土壤化学性质、小麦和糜子产量的影响

以小麦和糜子为供试作物,利用室外盆栽试验,研究了不同添加量生物炭与矿质肥配施对两种不同土壤化学性质及小麦和糜子产量的影响。生物炭当季用量设5个水平：B0 (0 t/hm2)、B5 (5 t/hm2)、B10 (10 t/hm2)、B15 (15 t/hm2)和B20 (20 t/hm2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明：1.与对照相比,施用生物炭可以显著增加新积土糜子季土壤pH值,其他处理随生物炭用量的增加虽有增加趋势但差异不显著;显著增加新积土土壤阳离子交换量,增幅为1.5 %—58.2 %;显著增加两种土壤有机碳含量,增幅为31.1 %—272.2 %;2.两种土壤的矿质态氮含量、新积土土壤有效磷和速效钾含量随生物炭用量的增加而显著提高,氮磷钾增幅分别为6.0 %—112.8 %、3.8 %—38.5 %和6.1 %—47.2 %;3.生物炭可显著提高塿土上作物氮吸收量,而作物磷、钾吸收量虽有增加,但差异不显著。生物炭对小麦和糜子的增产效应尚不稳定,在试验最高用量时甚至产生轻微抑制作用。总之,施用生物炭在一定程度上可以改善土壤化学性质,提高土壤有效养分含量,但生物炭对土壤和作物的影响与土壤、作物类型及土壤肥力密切相关。     

生物腐殖酸对盐碱土壤微生物数量和酶活性的影响

[目的]从土壤微生物的角度,评估生物腐殖酸生态质量。[方法]设置CK(0)、低量(150 kg/hm2)、中量(450 kg/hm2)、高量(750kg/hm2)生物腐殖酸的盐碱土壤盆栽试验,测定盆栽黄瓜产量和盐碱度指标,同时测定土壤微生物数量和酶活性。[结果]中量腐殖酸处理盆栽黄瓜的结实量和全株生物量的增加幅度最大,与对照(CK)相比增幅达1.61倍和1.29倍,而高量腐殖酸处理盐碱土壤的p H和电导率的降低幅度最大。与对照相比,中量腐殖酸处理在0.05水平显著提高土壤细菌、真菌数量和蛋白酶、脲酶、磷酸酶和脱氢酶活性,同时在0.05水平显著提高土壤生物肥力指数(BIF)和酶活性指数(EAN)。高量腐殖酸处理对土壤微生物数量和酶活性的影响也在0.05水平显著高于对照,仅次于中量腐殖酸处理,而低量腐殖酸处理则与对照之间没有显著差异。[结论]中量和高量生物腐殖酸处理能够明显改善盐碱土壤质量,提高作物产量,其中中量生物腐殖酸的效果最好。     

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。     

生物炭固定化微生物修复污染土壤研究进展

生物炭固定化微生物技术具有高效、成本低和环境友好性的优点,在土壤修复中展现出巨大的应用潜力,成为目前的研究热点。本文在系统总结国内外生物炭固定化微生物技术修复污染土壤的最新研究进展基础上,重点分析了生物炭作为载体的适宜性,探讨了微生物筛选的重要性,对比分析了固定化方法（如吸附法、包埋法、交联法和共价结合法等）,探究了不同环境因素对生物炭固定化微生物技术修复污染土壤效果的影响,揭示了生物炭与微生物修复重金属和有机污染土壤过程中多种作用机制的协同效应,既包括生物炭作为固定化载体对微生物的保护及快速定殖作用,也包括生物炭对污染物的吸附作用,还包括微生物对污染物的降解作用。最后,对该技术在土壤污染修复中的应用提出了展望和建议。     

生物炭对塿土土壤含水量、有机碳及速效养分含量的影响

生物炭作为土壤改良剂对酸性土壤改良研究有较多的报道,但是关于北方石灰性土壤研究报道很少,通过田间小区试验研究生物炭不同施用量对陕西关中塿土土壤含水量、有机碳和速效养分含量的影响.试验处理为:不施生物炭(CK)、生物炭施用量1000 kg·hm-2(T1)、5000 kg·hm-2(T2)、10 000 kg·hm-2(T3)、20 000 kg·hm-2(T4),3次重复,随机区组排列,小麦生育期定期采样(分蘖期、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期).结果表明:小麦生育期内,不同处理土壤含水量随生物炭施用量提高呈先降低后升高趋势,T4最高,T2最低;土壤有机碳含量表现为T4＞T3＞T2＞T1＞CK;土壤碱解氮和有效磷含量均随着生物炭施用量的增大呈先增加后降低趋势,处理T1最高,T4和CK最低;土壤速效钾含量T4＞T3＞T2＞T1＞CK.综合来看,在上述研究条件下,生物炭高施用量比低施用量有利于提高土壤含水量、土壤有机碳和速效钾含量,但在生物炭低施用量下土壤碱解氮和有效磷含量显著增高.