生物炭对不同类型土壤中Olsen-P和CaCl_2-P的影响

为了解生物炭施入不同类型土壤后对Olsen-P和CaCl2-P的影响,通过室内土壤培养试验,研究施用2%(20 t hm-2)、4%(40 t hm-2)、8%(80 t hm-2)比例的生物炭条件下土壤中Olsen-P、CaCl2-P含量变化,以探讨不同类型土壤中施入生物炭后Olsen-P和CaCl2-P含量变化的差异。结果表明:(1)红壤、水稻土、潮褐土、潮土中施用生物炭后,土壤中Olsen-P含量显著增加(P<0.05),并随着生物炭施用比例增加而增大。(2)培养42天后,施用生物炭对红壤中CaCl2-P含量无显著的影响,水稻土、潮褐土、潮土中CaCl2-P含量则随着生物炭施用比例增加而显著增大。(3)在同一生物炭施用量条件下,潮褐土和潮土中Olsen-P和CaCl2-P的增加量均显著(P<0.05)高于红壤和水稻土。     

生物炭对土壤磷素转化的影响及其机理研究进展

【目的】土壤中磷素总量及形态变化是其发挥营养元素作用和造成环境潜在威胁的重要因素。作为一种外源输入的新型功能材料,生物炭对调节土壤磷素转化及其功能发挥具有重要意义。本文重点针对农业生态系统中生物炭影响土壤磷素转化的研究进展进行综述,并对相应的影响机制进行探讨,旨在为生物炭在农田土壤磷素迁移转化方面的应用及调控提供理论依据。主要进展生物炭可有效增加土壤中有效磷的供给,不仅由于生物炭本身含有较高的磷,其施入土壤后,还可以调节土壤pH,吸附土壤磷素与金属的络合物,直接作为土壤微生物的碳素营养,提高土壤磷素的生物转化率等途径。展望生物炭研究应针对低肥力土壤进行生物炭适宜类型和添加量的研究,防止由于可能的磷素过多导致养分供应的不平衡。由于生物炭本身的含磷量较高,还应进行增施生物炭适当减少磷肥用量的试验,以提高生产效益。生物炭对根际土壤磷活性影响与实际生产相关更加密切,也应投入更多的注意力。此外,作为较为新兴的改土材料,生物炭施入土壤后的长期效应还有待观察和评估。     

秸秆生物炭输入对冻融期棕壤磷有效性的影响

冻融交替是东北地区土壤常见的温度变化现象。通过室内模拟冻融循环方法,分析秸秆生物炭输入对冻融期东北地区棕壤有效磷影响规律及机理,探讨生物炭还田对东北春季作物生长初期土壤养分供应状况的影响。结果表明:(1)除在0~5次冻融循环中冻融次数对有效磷含量无显著影响外,冻融循环次数、生物炭施加量以及二者交互作用对土壤有效磷含量在各冻融阶段(0~5次、5~30次、0~30次)均有极显著影响。(2)培养结束后施加生物炭量2%、4%和6%处理,有效磷含量随生物炭施入量增大而依次增加,且均明显高于对照处理20%以上。各处理在第5次冻融左右达到峰值,有效磷含量增加幅度随生物炭施加量增加而减小。在第20次冻融循环后各处理有效磷含量达到相对谷值,此时施加生物炭处理有效磷含量较未冻融时有明显降低。说明,生物炭在常温培养时可以增加土壤有效磷含量,但是,在冻融过程中,相对于对照处理可以较好固持土壤磷素,减小磷素随融雪过程流失的风险。(3)通过分析生物炭输入后棕壤pH、电导率、有机质和中性磷酸酶活性等生物化学性质对冻融循环过程响应,以及不同冻融循环阶段与土壤有效磷相关分析,发现有机质含量在冻融循环过程中变化显著且与有效磷含量具有显著相关性。生物炭通过增强团聚体稳定性,减少有机质释放来固持土壤磷素。     

生物炭与常规施肥对烟草生长及镉污染吸收的影响

采用盆栽试验,研究了生物炭、复合肥、有机肥施用对Cd污染土壤上烟草生物量、烟叶抗氧化酶活性、Cd含量、根际土壤pH、土壤有效态Cd含量的影响。结果表明,生物炭与常规肥料配施能显著提高烟草各部位生物量及烟叶抗氧化酶活性,促进烟株的生长;5种处理烟株对Cd的转运能力表现为茎/根叶/根,烟叶Cd含量表现为下部叶中部叶上部叶,烟株Cd含量表现为烟叶茎根;生物炭对上部叶Cd含量的削减效应低于有机肥,对根系Cd含量的削减效应高于有机肥,生物炭与复合肥、有机肥配施烟草各部位Cd含量下降最明显;施加生物炭能显著提高烟草根际土壤pH,而复合肥却在一定程度上降低了土壤pH;生物炭、有机肥能降低土壤中有效态Cd含量,有效态Cd含量与根际pH呈极显著负相关。另外,生物炭与有机肥、复合肥配施能更好地提高烟叶抗氧化酶活性,增强烟株的抗逆性,从而减少烟草对Cd的吸收。     

生物炭和秸秆添加对海南热带水稻土氮素淋溶的影响

通过室内土柱模拟淋洗试验,研究不同水分条件下添加秸秆和生物炭对海南热带水稻土氮淋失的影响.物料添加设对照(CK)、添加生物炭(B)、生物炭+水稻秸秆(BCS)、水稻秸秆(CS)4个处理,培养水分设75％田间持水量(WHC,模拟旱作土壤)和淹水(模拟水田)2个水平.结果表明,生物炭和秸秆添加均可以提高土壤pH,增加土壤有...     

改性生物炭的吸附作用及其对土壤硝态氮和有效磷淋失的影响

在实验室通过生物炭与FeCl3的不同配比确定了生物炭的最佳改性条件,并利用土柱模拟试验,研究改性生物炭对土壤硝态氮和有效磷淋失的影响。结果表明,Fe3+与生物炭质量比为0.7是最佳改性条件,改性作用大大增强了生物炭吸附硝态氮和有效磷的能力。在含N量为50mg.L-1的KNO3和含P量为50mg.L-1的KH2PO4溶液中,最佳改性炭的吸附量分别比改性前提高了12倍和66倍,氮和磷的理论最大吸附量分别为2.47mg.g-1和16.58mg.g-1。土壤中添加最佳改性炭能够延缓并减少硝态氮和有效磷的淋失,添加量为2.5%、5%和10%与不添加任何物质的对照相比,硝态氮的淋失量分别显著降低20%、43%和59%(P<0.05),有效磷的淋失量分别显著降低45%、59%和75%(P<0.05),表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤硝态氮和有效磷的淋失风险。     

生物炭和炭基肥施用对绿地土壤性质及大叶罗勒生长特性的影响

城市绿地土壤理化性质退化是城市绿化景观效果提升的主要障碍因子,生物炭和炭基肥施用可有效提高农田土壤肥力和作物产量,但生物炭和炭基肥对城市绿地土壤肥力和绿化植物生长的影响目前还不明确。采用盆栽试验,分别设置生物炭和炭基肥添加0%、0.5%、1%、2%、4%和6%的处理,探究不同用量生物炭和炭基肥施用对绿地土壤物理、化学性质以及大叶罗勒生长的影响。结果表明,与对照相比,添加生物炭降低了土壤容重,而炭基肥对土壤容重影响较小。添加生物炭对土壤pH无显著影响,而添加炭基肥能显著降低土壤pH 0.23～1.09个单位;添加生物炭对土壤碱解氮无显著影响,而添加炭基肥显著增加土壤碱解氮含量4.78～53.55 mg/kg;生物炭和炭基肥均能显著增加土壤有效磷含量,增加幅度分别为1.26～6.05和1.11～8.51 mg/kg;生物炭和炭基肥增加土壤速效钾的幅度分别为22.6～326.9和43.2～174.7 mg/kg。添加生物炭和炭基肥后土壤阳离子交换量较对照分别升高了0.79～1.27和1.16～2.42 cmol/kg。与对照相比,炭基肥能提高大叶罗勒叶绿素含量,生物炭对大叶罗勒叶绿素含量无显著影响。生物炭添加量大于1%时大叶罗勒生物量显著增加,炭基肥添加量小于2%时大叶罗勒生物量显著增加。因此,添加生物炭具有改善绿地土壤物理性质;生物炭和炭基肥均能提高土壤保肥性,改善土壤性状;生物炭和炭基肥均能提高土壤速效氮磷钾养分含量;综合作物生长,推荐炭基肥用量不能超过1%,而生物炭改良园林土壤可与适量氮肥配合施用以增加绿化植物叶绿素含量和观     

覆膜条件下铁改性磷负载生物炭对花生磷素利用及产量的影响

为探究覆膜条件下铁改性磷负载生物炭对花生植株磷素利用及产量的影响,该研究于2021和2022年设置盆栽裂区试验,研究不同覆膜方式(覆膜处理(M1)和无膜处理(M0))下,铁改性磷负载生物炭处理(常规施磷量+无生物炭处理(P1C0)、3/4常规施磷量+7.5 t/hm²铁改性磷负载生物炭处理(P2C1)、3/4常规施磷量+15 t/hm²铁改性磷负载生物炭处理(P2C2)、2/3常规施磷量+7.5 t/hm²铁改性磷负载生物炭(P3C1)、2/3常规施磷量+15 t/hm²铁改性磷负载生物炭(P3C2))对花生植株叶绿素含量、净光合速率、干物质积累量、磷素利用、土壤有效磷含量及花生产量的影响。研究结果表明,与M0处理相比,M1处理下花生苗期、花针期、结荚期和饱果期叶绿素含量与净光合速率分别提高了7.6%和29.1%、12.4%和25.9%、14.9%和16.0%、6.5%和14.8%,饱果期干物质积累量和产量分别提高了17.7%和18.8%(2 a平均)。同一覆膜方式下,从苗期至饱果期,花生净光合速率...     

不同来源生物炭对土壤磷吸附解吸的影响

主要研究了水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳四种来源的生物炭对土壤磷吸附解吸的影响。研究结果表明:生物炭对土壤磷吸附的影响取决于土壤溶液中磷的浓度,与对照相比,在中低磷浓度(0~90 mg L-1)时,四种生物炭对土壤磷的吸附影响较小,而在较高磷浓度时,小麦秸秆生物炭和花生壳生物炭均抑制了土壤磷的吸附,而水稻秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭均能促进土壤磷的吸附。吸附动力学试验表明,在反应开始的4小时内,土壤对磷的吸附较快,吸附量基本达到平衡吸附量的50%;到达吸附平衡时,添加生物炭能够降低土壤对磷的吸附量,四种生物炭对土壤磷的吸附量依次为:小麦秸秆玉米秸秆花生壳水稻秸秆。此外四种生物炭都能促进土壤中磷的解吸,其中玉米秸秆的促进效果最为显著,解吸量比对照高1.76倍。Langmuir方程和Freundlich方程都能很好地拟合生物炭存在下土壤磷的吸附等温线(P0.01),Freundlich拟合程度要比Langmuir方程的高。准一级动力学方程和准二级动力学方程都能很好地描述生物炭存在下土壤磷的吸附动力学(P0.01)。     

施用生物炭对红壤性水稻土重金属钝化与土壤肥力的影响

通过田间小区试验,分析了不同用量的生物炭处理下(0,10,20,30,40 t/hm^2)0-17,17-29 cm土层土壤的理化性质、重金属钝化及酶活性的影响。采用IFI(土壤肥力综合质量指数)评价了土壤肥力状况。结果表明:施用生物炭可以改善红壤的理化性状,降低土壤容重,提高土壤的孔隙度、饱和含水量、pH、CEC、有机质、有效磷、铵态氮和全氮及DOC含量;同时提高土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。土壤有效态Cd和Pb含量均随生物炭施用量的增加而减少;而有效态As含量则随生物炭施用量的增加呈先增后减的趋势,三者均在生物炭施用量为40 t/hm^2时为最小值。利用IFI对土壤肥力综合质量进行评价可知,在不同生物炭用量条件下土壤肥力综合质量指数依次为A30>A40>A20>A10>CK,相应的土壤肥力综合质量指数分别为0.64,0.62,0.57,0.47,0.44。评价结果表明在生物炭施用量为30 t/hm^2时,红壤的肥力改良效果最佳。因此,采用适量的生物炭可修复重金属对红壤性水稻土的污染,并改善土壤肥力状况。     

沼液施用对土壤与植物中磷分布的影响

以余杭青菜地潮土、红壤为例,选取未施加沼液、正常施加沼液以及加倍施加的土壤剖面各3条,研究沼液施加对土壤和植物磷(P)分布的影响,为畜禽废弃物资源化利用和瓜果合理施肥提供科学依据。结果表明:(1)沼液施加能够提高表层土壤的总P含量,而对深层土壤的总P含量影响不大;(2)沼液施加后,土壤中的Fe-P含量会有显著增加;(3)青菜茎和叶中的总P含量随沼液施加量的增加而增加,其中叶增加的趋势最明显。     

Soil Inorganic Phosphorus Fractionation and Availability under Greenhouse Subsurface Irrigation

Inorganic phosphorus (P) fractions and their availability under subsurface irrigation were investigated in a greenhouse planted for 5 years with tomato. Irrigation was applied when soil water conditions reached the predefined maximum allowable depletion (MAD) for different treatments, e.g., ?10 kPa, ?16 kPa, ?25 kPa, ?40 kPa, and ?63 kPa. Concentrations of five inorganic P fractions, which include of soluble / loosely bound P, aluminum (Al) P, iron (Fe) P, calcium (Ca) P, and occluded P, were obtained by following a sequential chemical fractionation procedure. Results showed that the effect of subsurface irrigation and schedules on inorganic P fractions was more pronounced in topsoil layers than in deep soils. The concentrations of soluble / loosely bound P, Al P, and Fe P generally decreased with soil depth, having the largest values at the depths of 0–10 cm and 10–20 cm. In all the irrigation treatments, Al P and Fe P were the dominant fractions at the depths of 0–10 cm, 10–20 cm, and 20–30 cm, whereas Ca P and occluded P were most predominant at the depths of 30–40 cm and 40–60 cm. Soluble or loosely bound P, Al P, and Fe P were the main sources contributing to plant-available P, whereas Fe P and Al P were the two most important sources for contribution to plant-available P. Frequent irrigation with small amounts of water (e.g., irrigation with MAD of ?16 kPa and ?25 kPa) yielded larger concentrations of soluble / loosely bound P, Al P, and Fe P, which are the main sources of plant-available P. However, infrequent irrigation with larger amounts of water in each irrigation event led to greater concentrations of Ca P and occluded P, which are relatively less available to plants.     

不同施肥制度对褐土及其微团聚体磷素肥力的影响

通过8年定位试验,研究了不同施肥制度下褐土及其微团聚体磷素肥力变化规律,从各级微团聚体全磷和有效磷储量角度探讨了不同施肥制度下土壤磷素肥力的变化实质。结果表明,不施肥处理主要是由于10～50μm粒级全磷储量和<10μm粒级有效磷储量减少而造成土壤磷素肥力下降;单施常量NPK化肥和增量NPK化肥处理主要通过提高<10μm粒级全磷和有效磷储量增加土壤磷素含量;有机肥(物)料配施常量NPK化肥处理则在提高小粒级微团聚体磷素贮备和供应能力的同时,增强了大粒级特别是10～50μm粒级全磷和有效磷储量,进而使土壤磷素肥力得到提高。采用有机肥(物)料配施常量NPK化肥是改善土壤磷素肥力的有效措施。     

谷壳生物炭与石灰石组配对土壤中Cd有效性的影响

通过水稻盆栽实验,研究了不同添加量的组配改良剂谷壳生物炭和石灰石(TS)对Cd污染土壤的修复效果及水稻对Cd吸收累积的影响。结果表明:(1)添加TS(2~4 g kg~(-1))能显著提高土壤pH值,与对照相比,Cd含量为0.5 mg kg~(-1)和5.0 mg kg~(-1)土壤pH值分别增加了0.69~1.38和0.70~1.12个单位;(2)TS能显著降低土壤中Cd的生物有效性,在Cd含量为0.5 mg kg~(-1)和5.0 mg kg~(-1)土壤中,添加量为2~4 g kg~(-1)时,能使Cd的Ca Cl2提取态含量分别降低13.3%~86.7%和12.2%~73.6%,使Cd的TCLP提取态含量分别降低52.9%~76.5%和37.1%~76.8%;(3)添加TS(2~4 g kg~(-1))能显著降低水稻根系、秸秆、糙米对Cd的吸收累积,在2种不同Cd含量的土壤中(0.5 mg kg~(-1)和5.0 mg kg~(-1)),使糙米Cd含量分别降低了40.8%~60.0%和49.9%~86.6%,糙米Cd含量低于国家食品卫生标准0.2 mg kg~(-1)的限制。     

水稻秸秆生物质炭对土壤磷吸附影响的研究

本文以水稻秸秆为原料,分析了不同热解温度下生物炭的性质,并利用批处理实验,分析了生物炭添加量和热解温度对土壤磷吸附特性的影响。结果表明：随着热解温度的升高,生物炭的碳化程度、比表面积和磷含量增加。生物炭添加显著减少了土壤对磷的吸附量,而且随着生物炭热解温度的增加,土壤对磷的吸附量显著增加。Langmuir方程和Freundlich方程都能够较好地拟合生物炭对土壤磷的等温吸附。准一级动力学方程和准二级动力学方程可较好地描述生物炭对土壤磷吸附动力学的行为。通过以上研究结果可知,水稻秸秆生物炭可以减少土壤对磷的吸附并增加土壤有效磷的含量,因此在土壤改良方面具有一定的应用潜力。     

太湖流域典型农田土壤磷库演变特征及环境风险预测

水体磷污染及其产生的富营养化等生态效应已成为流域性突出问题,其主要来源之一为农田磷流失。磷流失主要受土壤磷形态及有效性等因素影响,而土壤磷库又具有很强的空间分异特征。因此,聚焦水体富营养化较为突出的太湖流域,选取典型水旱轮作农田土壤为研究对象,基于系统随机布点法采集农田土壤样本319份,植株样本83株,分析土壤磷库演变规律并预测其环境风险。研究结果表明：与全国第二次土壤普查及2009年前期调查结果相比,该区域土壤全磷与有效磷(Olsen-P)含量均显著提高。根据水稻土Olsen-P的临界意义,该区域93.1%的农田土壤有效磷含量超过10 mg·kg^–1,土壤基本不缺磷;有效磷高于20 mg·kg^–1占总土壤样本的65.2%,说明大部分农田土壤磷库处于盈余状态。进一步基于磷素生物有效性的分级方法(biologically based P,BBP)对土壤磷的生物有效性进行分析,发现氯化钙磷(CaCl₂-P)、柠檬酸磷(Citrate-P)、酶提取磷(Enzyme-P)以及盐酸磷(HCl-P)与Olsen-P均呈极显著正相关(...     

Phosphorus Adsorption Saturation of Ferrihydrate as an Index of Phosphorus Availability to Paddy Rice

ABSTRACT

The characteristics of phosphorus (P) sorption/desorption of artificially synthesized ferrihydrate and the relationship between P adsorption saturation of ferrihydrate, rice growth, and P uptake by rice (Oryza sativa L.) were studied. The results obtained from experiments showed that the artificially synthesized ferrihydrate had a very large adsorption potential to P, with 45045 μg P g^?1 of maximum adsorption capacity (Qm). Phosphorus adsorption isotherm of ferrihydrate could be fitted very well with the Langmuir equation. Desorption of P adsorbed by ferrihydrate was controlled mainly by P adsorption saturation of ferrihydrate. Phosphorus adsorbed by ferrihydrate with saturation of less than 30% was hardly desorbed. Phosphorus desorption slowly increased with the increase of P saturation from 30% to 60%, but sharply increased with P saturation of greater than 60%. Thus it could be seen that P adsorption saturation should be a key factor affecting the availability of P adsorbed by iron oxides and be a better index than the quantity of oxalate-extractable P in estimating P phyto-availability in flooded soils. A Bioassay using rice indicated that 50% of P adsorption saturation could be used as a critical index for diagnosing status of P supplied by ferrihydrate-bonded P at the tillering stage of rice.