石灰及生物炭对酸性砖红壤的改良效果比较

为探究石灰和生物炭对土壤的不同改良效果及其合理施用量,为2个改良剂的实际应用提供理论依据。采用室内恒温培养试验,向酸性砖红壤分别施入6个不同用量的改良剂,对土壤不同天数的指标进行数据分析。试验结果证明,石灰和生物炭能有效改良酸性砖红壤pH、降低交换性酸的含量;二者对土壤其它指标的改良效果存在差异,生物炭能提高土壤EC5～10倍,改良效果明显优于石灰;在本试验的改良剂投入量内,石灰的某些处理对土壤碱解氮、有效阳离子交换量的改良起到一定的反作用,生物炭则不会出现这种情况,其投入使得碱解氮含量较CK最多提高34%,有效阳离子交换量较CK最多提高191%。说明石灰在调节酸碱度的同时,无法兼顾土壤养分;而生物炭则不会出现这种情况,且其改良过程更加稳定,更有利于作物生长。综合而言,生物炭对酸性土壤的改良效果更好,生物炭的投入量越多,改良效果越好。针对目前酸性土壤的实地改良情况,本试验可为石灰及生物炭的应用提供参考。     

木薯渣基炭制备及对热带砖红壤的改良效果

针对海南当地酸性砖红壤,选用5种以木薯渣为前驱物在不同温度(350、450、550、650、750℃)下热解制备的生物质炭,研究施用不同量生物质炭(0、0.1%、0.5%、1.0%、5.0%)对砖红壤理化性质的影响,并初步探讨了生物质炭改良砖红壤的作用机制。结果表明,在所有5种生物质炭中,C含量远远大于其他元素。随着热解温度的升高,pH值逐渐增大,C/H增大,碱性基团增多,酸性官能团降低,生物质炭的比表面积、CEC、灰分均增大。生物质炭能有效降低砖红壤的容重和比重,分别平均下降5.43%和9.58%,增加砖红壤的田间持水量和孔隙度,分别平均上升1.67%和1.94%。添加生物质炭后土壤酸度降低,pH值上升了0.29~2.62。有机质含量、阳离子交换量显著增加,最高可分别增加2.67 g/kg和14.69 cmol/kg。砖红壤在加入生物质炭后有效养分明显增加,有效N增幅为10.38%~43.68%,有效P最高增幅为195.05 g/kg,有效K最高增幅为1 226.27 g/kg。生物质炭能够有效改良砖红壤的理化性质,添加5.0%的650℃木薯渣炭改良效果优于其他处理。     

木薯渣基生物质炭对土壤中阿特拉津 吸附特性的影响

以木薯渣为前驱物,采用持续升温限氧法制备了不同温度(350、550、750益)的生物质炭(BC350、BC550 和BC750),并对其结构和成分进行了表征。基于guideline106 批量平衡法,研究了生物质炭对砖红壤中阿特拉津吸 附行为的影响。结果表明,阿特拉津的吸附动力学是一个先快后慢的过程,生物质炭施用可缩短阿特拉津达到吸 附平衡的时间,施入量越多,达到饱和的时间越短。施入量相同条件下,最早到达平衡的处理是BC750,BC550 次 之,BC350 最后达到饱和。伪二级动力学方程能较好地描述生物质炭对砖红壤中阿特拉津的吸附动力学特性（R2> 0.864）。阿特拉津在生物质炭土壤中的吸附等温线表现为非线性,分配作用和表面吸附作用联合是主要机制。在土 壤中添加3%和5%BC750 的处理用Temkin 方程拟合最佳,其余处理均符合Langmuir 方程和Freundlich 方程。logKF 值随着生物质的量增加而逐渐增大。对于不同温度制备的生物质炭,logKF 的大小顺序表现为BC750>BC550> BC350,说明土壤中阿特拉津的吸附能力与生物质炭的热解温度有关。此外,阿特拉津的吸附-解吸过程存在明显 的滞后现象,滞后系数HI 均大于1,且表现为BC750>BC550>BC350。因此,土壤中阿特拉津的风险评价和修复需 考虑滞后现象。     

甘蔗渣炭对磷的吸附研究

以甘蔗渣为原料,在450℃条件下限氧制备甘蔗渣生物质炭,用于水中磷的吸附。研究了pH、溶液初始含磷量和吸附时间对甘蔗渣炭吸附磷的影响,并通过FTIR、等温吸附线和吸附动力学研究进一步讨论了其吸附机理。结果表明甘蔗渣制备成甘蔗渣炭后对磷吸附效果提升显著,在温度为25℃、甘蔗渣炭投加量为0.05 g条件下,当含磷溶液pH为6、含磷废水浓度150 mg/L和吸附时间120 min时,磷吸附容量达到最大,为68.24 mg/g。等温吸附线研究说明甘蔗渣炭对磷的吸附过程使用Freundlich等温吸附方程描述更准确,吸附动力学研究表明甘蔗渣生物质炭吸附磷的动力学特性可以使用Lagergren准二级动力学进行描述。红外扫描结果表明甘蔗渣制备成甘蔗渣炭后表面功能性基团发生了改变。     

甘蔗渣生物炭对水体铬吸附反应研究

【目的】探究甘蔗渣生物炭对铬(Cr)的最佳吸附条件和吸附机理。【方法】在N_2保护和350、450、550℃3种温度条件下制备甘蔗渣生物炭,通过扫描电镜(SEM)比较炭化前后甘蔗渣外观的变化,通过批量处理试验研究制备温度、用量、Cr初始质量浓度、吸附时间等因素对甘蔗渣生物炭吸附Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的影响。【结果】甘蔗渣生物炭孔隙度随制备温度的升高而增大。制备温度越低,对Cr(Ⅵ)去除效率越高,当Cr(Ⅵ)质量浓度和炭用量分别为50 mg/L和15 g/L时,反应7 d后,350℃制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为5.703 mg/g,去除率可达92.39%;制备温度越高,对Cr(Ⅲ)去除效率越高,当Cr(Ⅲ)质量浓度和炭用量分别为75 mg/L和10 g/L时,反应7 d后,550℃制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的最大吸附量为9.158mg/g,去除率达97.06%。甘蔗渣生物炭对Cr吸附等温线可用Langmuir模型拟合,Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附动力学曲线分别符合拟一级和拟二级反应动力学模型。【结论】不同温度下制备的甘蔗渣生物炭对不同价态Cr的吸附具有选择性,其中350℃制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效率最高,而550℃制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的吸附效率最高。     

生物炭对诺氟沙星在土壤中吸附行为的影响

以甘蔗渣为前驱材料,在3种温度(350、450、550℃)下制备不同碳化度的生物炭(分别记为BC350、BC450、BC550),研究其对诺氟沙星在砖红壤中吸附行为的影响。结果表明,诺氟沙星在砖红壤和生物炭土壤上(W/W,1.0%)的吸附动力学过程包括快速和缓慢两个阶段,伪二级动力学模型能较好地拟合砖红壤和生物炭土壤吸附诺氟沙星的动力学过程(r≥0.963,P0.01);添加质量浓度分别为0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1.0%的3种生物炭提高了砖红壤对诺氟沙星的吸附量,且随着生物炭添加量的增加,吸附量逐渐增加,添加生物炭后砖红壤对诺氟沙星的单点吸附值是砖红壤的1.04~2.34倍。诺氟沙星在生物炭土壤中的吸附过程能够采用Freundlich模型、Langmuir模型和Tekmin模型进行较好的拟合(r≥0.910,P0.05);生物炭土壤对诺氟沙星的非线性吸附过程主要受到表面吸附作用、分配作用和其他微弱作用力共同影响。生物炭的施入可以提高土壤对有机污染物的吸附能力,从而降低有机污染物的生态环境风险。     

施用生物炭对红壤坡地土壤性质改良效果的试验研究

选择红壤侵蚀劣地平直坡面、红壤侵蚀劣地竹节沟坡面、红壤坡地果园3种典型坡地土壤,以稻壳生物炭为土壤改良剂,研究了施用生物炭对南方红壤坡地的改良效果。试验结果表明：在侵蚀劣地平直坡面上施用1.0 kg/m²生物炭或者在竹节沟内施用0.5 kg/m²生物炭均可以明显提高土壤的入渗性,增加土壤肥力,促进植被生长;在甜柚坡地果园施用2.0 kg/m²生物炭+减少施肥量0%～20%可以明显增加土壤的有效磷含量,并增加果树的产量。总之,施用适量的生物炭对于南方侵蚀劣地坡地和果园坡地的土壤均具有良好的改良效果。     

甘蔗渣和甘蔗渣炭对土壤温室气体排放的影响

在室内模拟水田环境,比较研究水田下添加甘蔗渣及甘蔗渣炭对土壤性质及温室气体排放的影响。结果表明:添加甘蔗渣炭能显著提高土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾的含量,而甘蔗渣只能提高土壤有机碳的含量。甘蔗渣和甘蔗渣炭都能减少N_2O排放,但由于二者对土壤Eh的影响程度差异导致N_2O减排的机制不同,甘蔗渣主要耗氧分解形成强还原不利于N_2O的产生,而甘蔗渣炭则通过增加通气性使土壤处于适宜于硝化发生的环境降低N_2O的排放。由于甘蔗渣和甘蔗渣炭都不能使土壤处于适宜CH_4产生的氧化还原电位(Eh)环境而没有导致CH_4排放。甘蔗渣和甘蔗渣炭的综合温室效应没有差异,但都显著低于CK。甘蔗渣转化成甘蔗渣炭后应用,既能改善土壤又能减排温室气体排放。     

甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr （Ⅵ）的反应研究

以甘蔗渣为原材料,在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC,经800℃碳化制备生物炭HC,分别研究两者对Cr （Ⅵ）的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）、比表面积和孔隙分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱（RS）等对甘蔗渣生物炭表面性质进行表征,从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明：甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团,且随着碳化温度升高,甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加,而含氧官能团OH、C O等相对含量则降低。HC对Cr （Ⅵ）的吸附-还原去除效果最好,总去除量高达117.28 mg·g^-1,较RC增加了82.42 mg·g^-1,其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g^-1,比RC增加了67.99 mg·g^-1。随着碳化温度升高,生物炭缺陷程度降低,电子传递能力增强。HC对Cr （Ⅵ）的还原量为87.40 mg·g^-1,较RC增加了57.03 mg·g^-1。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr（Ⅵ）的吸附,Freundlich模型适用于RC对Cr （Ⅵ）的吸附。XPS和FTIR分析结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的去除机理为静电吸附、还原和络合作用,其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别为22.98%、64.80%,还原反应的相对贡献率分别为87.12%、74.52%,表明甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的去除过程以还原为主。     

生物质炭对砖红壤性质与养分及硝化作用的影响

土壤性质制约着作为氮转化重要环节的硝化作用,生物质炭显著影响与硝化作用密切相关的土壤性质,可能对硝化作用产生影响。本文利用培养试验研究生物质炭对砖红壤性质及硝化作用的影响。试验设生物质炭+淹水、生物质炭+75%田间持水量、空白+淹水及空白+75%田间持水量4个处理。研究表明,生物质炭能显著提高土壤pH值和有机碳含量以及N、P、K养分元素的有效性。水分条件差异影响生物质炭的作用效果,淹水更利于提高砖红壤的pH值,但显著降低了磷的有效性。添加生物质炭后,土壤硝化作用进程加速,硝化彻底。在利用生物质炭改良砖红壤时,应根据土壤改良目的调整土壤水分,以防硝态氮淋失风险和氨挥发的可能。     

利用生物炭改良土壤研究进展

生物炭成为近年来农林、环境及能源等诸多研究领域关注的焦点,为废弃生物质利用、生物能源生产、土壤改良培肥、肥料创新、温室气体的减排等提出了综合解决方案。通过对近年文献资料的搜集与整理,对生物炭技术发展历程、生物炭特性、土壤改良及作物增产理论等方面进行论述,旨在为生物炭在农业领域中更广泛的应用提供思路,并对我国开展生物炭的应用研究提供依据。     

生物炭基肥对衰弱杨梅树果实品质的改良作用

为探讨生物炭基肥对衰弱杨梅果树果实品质的改良作用,以东魁、荸荠种、早炭梅8801等3个杨梅品种的衰弱植株为试验材料,以常规施肥处理为对照(CK),设置生物炭基肥2.5 kg·株-1·年-1(L1)、5.0 kg·株-1·年-1(L2)、10.0 kg·株-1·年-1(L3)3个处理,研究生物炭基肥不同用量对东魁、荸荠种...     

猪粪沼渣制备生物炭的磷形态转化分析

以猪粪厌氧发酵沼渣为原料,在不同温度条件下制备生物炭,并比较其理化性质的差异。热解获得的生物炭pH在8.50~9.99,均偏碱性。生物炭富含磷元素,且具备较大的比表面积(14.41~24.20 m²·g^-1),可用于制备炭基缓释肥。采用分级提取方法探究猪粪沼渣制备生物炭过程中磷的形态转化。结果表明,热解制备生物炭过程中总磷含量在生物炭中富集,从初始物料中的12.14 mg·g^-1提升至16.35~18.86 mg·g^-1。猪粪沼渣和生物炭中的总磷均主要以无机磷形式存在(>80%),且随着热解温度的升高,不稳定形态的非磷灰石无机磷逐渐向更为稳定的磷灰石无机磷转化。综合考虑生物炭施用到土壤中磷的有效性,炭化温度宜控制在550 ℃。     

木薯渣基生物质炭对水中Cd2+ Cu2+的吸附行为研究

以木薯渣为原料,制备不同温度(350、450、550℃)的生物质炭(BC350、BC450、BC550),对其性质进行表征,探究吸附时间、溶液初始浓度、温度、p H对生物质炭吸附Cd~(2+)、Cu~(2+)作用的影响。结果表明:生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附平衡时间随着生物质炭热解温度的升高而缩短,伪二级动力学模型能较好地描述吸附动力学特性(R20.983)。吸附等温线符合Freundlich模型和Langmuir模型,但Freundlich模型拟合的线性更好,R2分别在0.951~0.998和0.992~0.998之间,说明生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附为多层吸附。lg KF值表示吸附能力,随生物质炭热解温度的升高而增大,说明BC550吸附效果最好,对Cd~(2+)、Cu~(2+)的最大吸附量分别为15.55和5.44 mg·g-1。生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附具有自发的特性,吸附量随p H的增加先增加后下降,最适p H分别为5.5和6.5。     

木薯渣对奶牛产奶量和奶品质的影响

试验选用30头体重约400kg、健康无病、胎次相同,且处于泌乳中期,产奶量相近（P〉0.05）的荷斯坦奶牛,随机分为2组：对照组10头,用产奶期正常饲料饲喂;试验组20头,每头牛在对照组日粮基础上投5kg木薯渣替代5kg苜蓿干草,研究木薯渣对奶牛产奶量及奶品质的影响。结果表明：在产奶期日粮中添加木薯渣对奶牛的产奶量没有显著影响（P〉0.05）;从乳成分分析统计数据看,其对奶牛的乳成分影响不明显,乳脂、乳蛋白、乳糖、乳固形物和非脂固形物均无显著差异（P〉0.05）。     

秸秆及生物炭对砖红壤酸度及交换性能的影响

目的 探讨添加生物炭对先后2次施氮砖红壤N₂O排放的影响,为生物炭还田施氮技术提供科学依据。 方法 利用室内培养试验,按砖红壤风干土质量的0、1%和2%水平添加生物炭,各处理先后2次施入等量氮,施氮后观测土壤N₂O排放及土壤理化性质变化。 结果 土壤pH、阳离子交换量(CEC)和土壤有机碳、速效磷、速效钾和全氮含量随着生物炭添加量的增加而增加。第1次施氮后,生物炭添加促进土壤硝化作用,显著降低施肥后土壤NH₄⁺-N含量(P<0.05),增加土壤NO₃⁻-N含量。相比对照,添加生物炭显著降低第1次施氮后N₂O排放(P<0.05),降低幅度随生物炭用量增加而增加。第2次施氮,生物炭反而促进N₂O排放。综合2次施氮后N₂O的排放总量,相比对照,添加生物炭仍显著降低N₂O排放。 结论 施用生物炭显著改善土壤肥力,提高土壤保肥性能和减轻酸化程度。配合水分管理,可有效实现N₂O减排。     

生物质炭和秸秆对海南砖红壤酸性及交换性能的影响

选取海南地区典型玄武岩母质发育的砖红壤,研究生物质炭和玉米秸秆对土壤p H、交换性酸以及交换性能的影响。试验共设4个处理:对照(CK)、生物质炭(B)、生物质炭和玉米秸秆联合(BCS)、玉米秸秆(CS)。结果表明,添加生物质材料后,土壤p H都有不同程度的提高,而土壤的交换性酸却都显著降低;同时,土壤的阳离子交换量(CEC)、交换性盐基总量和盐基饱和度均显著提高,不同生物质材料处理效果依次为CSBCSBCK。     

木薯秸秆生物炭对甘蔗苗期根系生长的影响

开展了木薯秸秆生物炭对甘蔗苗期根系生长的影响,主要通过在苗期温室培养条件下,蔗田土壤中添加不同重量比例木薯秸秆生物炭对甘蔗苗期60 d根系生长的影响。结果表明,在土壤中添加木薯秸秆生物炭可以促进甘蔗苗期根系的生长,添加生物炭显著增加了地上部分与地下部分干物质的比值;另外发现蔗田土壤中添加20.00%重量比的木薯秸秆生物炭可以提高土壤pH值,增加土壤中速效磷和钾的含量,显著提高土壤中的有机质含量。因此,蔗田土壤中添加生物炭促进了甘蔗苗期根系的吸收能力,对土壤的理化性质具有一定的改良作用。     

生物有机材料对滨海盐碱土的改良效果

针对河北省滨海盐碱土盐碱化程度高、盐分毒害突出的问题,选取生物炭和园林废弃物堆肥对该地区的滨海盐碱土进行改良研究。设计2因素4水平试验(园林废弃物堆肥设置4个施用水平:0、20、40、80 g·kg^-1,分别用G0,G1、G2、G3表示;生物炭设置4个施用水平:0、10、20、40 g·kg^-1,分别用B0、B1、B2、B3表示),开展室内土壤培养,测定土壤pH、电导率(EC)、钠吸附比(SAR)、土壤饱和导水率,以及Cl^-、$SO^{2-}_{4}$、有机质含量等土壤理化指标的变化,探索生物炭和园林废弃物堆肥等生物有机材料对滨海地区盐碱土改良的效果。结果表明:当生物炭施用量一定时,除B1水平下土壤pH无显著变化外,G2、G3处理的土壤pH显著(P<0.05)低于G0处理。当园林废弃物堆肥施用量一定时,B3处理显著(P<0.05)升高土壤的pH。在不施用生物炭的情况下,单独施入园林废弃物堆肥显著(P<0.05)降低土壤EC。在G0和G1条件下,施用少量的生物炭(B1)亦可显著(P<0.05)降低土壤EC。适量施用生物炭或园林废弃物堆肥均可显著(P<0.05)降低土壤的SAR。G3条件下,添加生物炭会显著(P<0.05)降低土壤$SO^{2-}_{4}$含量。当生物炭施用量一定时,G3处理的土壤$SO^{2-}_{4}$含量较G0处理显著(P<0.05)增加。相较于不施用生物炭和园林废弃物堆肥的处理,施用B3水平的生物炭或G3水平的园林废弃物堆肥可显著(P<0.05)降低土壤Cl^-含量。在相同的园林废弃物堆肥或生物炭用量条件下,增加生物炭或园林废弃物堆肥可显著(P<0.05)提高土壤有机质含量,适当增加生物炭或园林废弃物堆肥也可显著(P<0.05)提高土壤饱和导水率。总体来看,采用适量的生物炭和园林废弃物堆肥配施,既能提升土壤肥力,又能降低盐碱土壤的pH和盐分含量。     

不同处理对木薯渣饲料营养价值的比较

为探索提高木薯渣营养价值适宜的生物处理方式,以黑曲霉、啤酒酵母、产脘假丝酵母的不同组合对木薯渣进行发酵,测定发酵品质及其蛋向质含量变化。结果表明,在木薯渣的青贮过程中,以单独使用黑曲霉发酵48h后接入植物乳酸菌进行贮存的效果最好,其发酵品质达优等,粗蛋白、真蛋白增加最高,分别增加了76．27％和36．11％。