生物炭对土壤的改良作用及对种植业的影响

生物炭是生物质在缺氧的环境下,经高温热裂解生成的多孔性炭质材料,近年来被应用在土壤改良、农业生产及促进农业废弃物利用等方面,其发挥的作用越来越受到关注。总结了施用生物炭对土壤的改良作用及对种植业的影响。国内外研究表明:施用生物炭能够减小土壤容重,增加土壤的通气量;通过生物炭的亲水性及发达的空隙,增加根际区水分的滞留,增加土壤含水量;通过生物炭表面丰富的羰基、酚基、醌基等基团,增加土壤的吸附能力和交换活性,增加土壤CEC,增加养分利用效率;另外,通过向土壤中施入生物炭,可以提高微生物多样性、土壤微生物丰度及土壤酶活性,进而增加土壤生物活性,促进土壤有机质的降解及养分的转化,最终为作物的生长创造良好的环境,显著地提高作物产量。     

生物炭对土壤磷淹水释放及吸附特性的影响

在淹水条件下,利用室内模拟试验,研究了不同生物炭对土壤磷的释放及淹水后对磷吸附特性的影响。结果表明：(1)淹水过程中土壤磷向上覆水体迁移,水体总磷含量均呈现出先增加后降低最后趋于平衡的变化趋势。(2)添加生物炭能够降低土壤磷释放强度,并提高了土壤中有效磷的含量,其中水稻灰对土壤中有效磷的提高效果最显著。(3)淹水还原条件导致土壤铁活化度提高,无定形铁含量增加,土壤有效磷与土壤无定形铁呈极显著正相关(P<0.01),说明铁、磷的释放促进了土壤中有效磷的增加。(4)Langmuir方程拟合结果表明,添加生物炭会降低淹水后土壤对磷的吸附能因子(K),提高土壤对磷的最大缓冲容量(MBC)和最大吸附量(Q_m),其中添加水稻灰的土样Q_m提高比例最大。由此可见,添加生物炭能够减少消落带地区土壤淹水过程中对水体磷的污染,并提高了淹水后土壤的供磷量,其中以水稻灰的效果最佳。     

不同添加量生物炭对酸性土壤镁吸附解吸特性的影响

为研究不同生物炭对酸性土壤镁吸附-解吸特性的影响,采集南方典型酸性缺镁土壤,开展等温吸附、动力吸附、解吸等试验进行探究.结果表明:随着平衡液浓度的增加,土壤镁的吸附量与解吸量增加.施用生物炭后,随生物炭添加量的增加,土壤镁吸附量降低;外源镁浓度不同时,生物炭对土壤镁吸附的影响不同,当外源镁浓度在60～200 mg·L-1时,少量生物炭添加促进土壤镁的吸附;施用生物炭后吸附分配系数Kd降低,与CK对照处理相比,添加生物炭的T1-0.5％、T2-1％、T3-2％、T4-4％处理土壤对镁的吸附分配系数Kd平均值分别降低0.08、0.98、2.98、6.08 kg·L-1;对试验结果进行拟合,发现Langmuir和Freundlich方程均能较好的拟合不同生物炭添加量后土壤镁吸附热力过程,且各处理拟合方程回归系数R2均为0.99.采用的土壤对镁吸附速率较快,在10 min左右便基本达到平衡;对试验结果进行准一级动力方程、准二级动力方程以及颗粒内扩散方程拟合,发现3种动力方程的拟合效果均不理想.当平衡液浓度大于20 mg·L-1后,相较于对照处理,添加生物炭促进了土壤镁的解吸;随着生物炭施用量的增加,土壤镁解吸量减少,一定量的生物炭添加能够提高镁的解吸率,解吸率大小总体表现为:T4＞T1＞T2＞T3＞CK;T4处理镁的平均解吸率最高为14.70％,其次为T1处理11.02％,CK对照处理的平均解吸率最低为10.52％.施用生物炭后,土壤镁的吸附能力受到一定的抑制,解吸能力提高,镁释放量增加,镁的吸附能力与释放能力都随生物炭添加量的增加而下降.     

载镁香蕉秆基生物炭对氮磷的吸附性能研究

以香蕉秸秆为原料,氯化镁（MgCl₂）为改性剂,通过限氧热解法（温度673 K）制备生物质炭。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射等技术分析了镁改性生物质炭对氮、磷的吸附机理。结果表明,通过镁改性,生物质炭对氮、磷的吸附量得到显著提高,最大吸附量分别达13.80、18.21 mg·g^-1;对氮、磷的等温吸附曲线均符合Langmuir曲线,为单层吸附,吸附机理主要以化学吸附为主;吸附平衡时间约为150 min,氨氮和磷的吸附动力学均符合准二级动力学拟合方程,吸附过程受多步骤控制。该载镁生物质炭可以作为潜在吸附剂去除废水和富营养化水体中过量的氮、磷。     

黑曲霉对生物炭中磷释放及形态转化的影响

为了解解磷真菌对生物炭中磷的释放及形态转化的影响,以污泥和水稻秸秆为原料,分别在400℃和700℃下制备得到两种生物炭,然后从土壤中筛选得到一株有解磷能力的黑曲霉,并以生物炭为唯一磷源进行培养,研究黑曲霉存在下生物炭中磷的释放和形态转化。结果表明:黑曲霉的存在使污泥生物炭中磷的释放量从0.73 mg·g~(-1)提高到78.55 mg·g~(-1),使秸秆生物炭中磷的释放量提高了50%以上。热解温度对污泥生物炭中磷的释放具有重要影响,700℃下制备的污泥生物炭释放的磷比400℃下高出46%,但对秸秆生物炭的影响不显著。生物炭直接释放出的磷主要为焦磷酸盐,在黑曲霉的作用下,磷的主要形态由焦磷酸盐转为正磷酸盐。研究表明,黑曲霉能促进生物炭中磷的释放与形态转化,有利于增大生物炭中有效态磷的含量,进而提高生物炭在土壤领域的应用价值。     

不同原料生物炭对磷的吸附-解吸能力及其对土壤磷吸附解析的影响

土壤作为磷的临时养分库,其对磷的吸附解吸能力既制约磷肥的有效性又影响土壤磷的流失,为合理利用农业废弃物,增强农田土壤对磷的固储力,减轻农田土壤磷素流失的环境风险,我们对水葫芦、竹子、秸秆、核桃壳、松针(农业废弃物)炭化后对KH2PO4吸附-解吸模拟性研究,从中选取综合固磷能力较强的生物炭(秸秆)与土壤按0%(对照)、0.1%、0.2%、0.5%不同比例(质量比)添加,了解生物炭添加对土壤磷吸附-解吸能力的影响。结果表明:5种生物炭对磷的等温吸附(Langmuir方程拟合)的最大吸附量高低顺次为:水葫芦(2 906.98 mg·kg-1)秸秆(2 702.70mg·kg-1)竹子(2 469.14mg·kg-1)松针(2 217.29mg·kg-1)核桃壳(2 336.45mg·kg-1),5种生物炭对吸附磷的解吸力,随着解吸次数增加吸附磷的解吸力增加,尤其前4次,磷的解吸很迅速,达0.52~1.90mg·L-1;秸秆生物炭添加能增强土壤对磷的吸附,不同比例的增强效果为:0.5%0.2%0.1%0,但是,秸秆生物炭添加对土壤磷的解吸能力没有显著影响。5种生物炭中水葫芦生物炭对磷吸附能力最强,其次是秸秆生物炭,但是由于水葫芦生物炭生产率很低(仅约为0.79%),秸秆生物炭不仅生产率高(约为2.79%)有较强的吸附能力,按0.5%添加到土壤中能较好地提高土壤对磷的吸附性能。     

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.     

磷强化米饭残渣生物炭对土壤中Cd的稳定化

为探讨磷强化生物炭材料的环境应用,将餐厨米饭残渣掺杂磷酸二氢钙后在600℃下进行缺氧热解制成磷强化餐厨米饭残渣生物炭（EFB）,同时制备未强化生物炭（FB）,并对其进行表征;此后,将两种生物炭分别按0（对照CK）、1%和3%的比例施于Cd污染土壤（总Cd含量14.47 mg·kg^-1）中,进行30 d的培养试验和30 d的小芥菜盆栽试验,以探究FB和EFB对污染土壤中Cd稳定化的影响。结果表明：相比于FB,EFB具有较高含量的磷和较多的焦磷酸钙、三斜磷钙石和羟基磷灰石等磷酸盐矿物,且这些磷酸盐矿物能通过表面沉淀的方式降低Cd的迁移能力。相比于CK,添加FB和EFB能提升土壤pH和电导率,降低土壤有效态Cd含量,促使Cd从弱酸提取态和可交换态向可氧化态和残渣态转化,促进土壤磷素供给和小芥菜生长,并以3% EFB处理效果最为显著。盆栽实验中,与CK处理相比,1% FB、3% FB、1% EFB和3% EFB处理使小芥菜茎叶干质量分别提高了44.28%、136.53%、91.88%和189.67%,小芥菜茎叶部位的Cd含量分别降低了38.17%、81.74%、74.59%和91.08%。研究表明,将餐厨米饭残渣制备为生物炭材料FB和EFB,均可促进污染土壤Cd的稳定化,且EFB的应用效果更为显著。     

添加生物炭对土壤磷素有效性影响研究进展

磷固定是土壤磷素生物有效性降低重要因素.生物炭因其独特理化性质,对提高土壤磷素可利用性、降低土壤磷素固定、减少磷肥施用、促进农业可持续发展以及生态环境保护具有重要作用.生物炭作为长效缓释磷资源,可降低土壤对磷吸附,增加微生物数量和酶活性,减少磷淋溶.文章综述在添加生物炭后土壤的pH、微生物、吸附和截留磷作用特征,讨论生...     

生物质炭对植烟土壤改良效果研究进展

植烟土壤环境恶化是导致烟叶品质下降的一个主要原因,植烟土壤改良刻不容缓。生物质炭不仅属于有机碳,自身更具有独特的理化特性。本文综述了不同制备工艺及原材料对生物质炭性质的影响,阐明了生物质炭对植烟土壤理化性质、土壤肥力、微生物群落及酶活性的影响,以期为植烟土壤改良中生物质炭的推广应用提供参考。     

长期施用猪粪对土壤磷含量及无机磷组分的影响

为研究长期猪粪施用下土壤无机磷组分变化及其对土壤磷素有效性的影响,本研究通过7 a定位试验,探明了稻-麦轮作中不同猪粪磷施用量下土壤磷素有效性以及土壤无机磷组分含量变化特征,并采用通径系数与逐步回归拟合方程剖析了土壤无机磷组分变化对磷有效性的贡献。结果表明：长期施用猪粪显著提升了土壤磷素有效性及土壤中各无机磷组分含量,...     

施磷对灌耕草甸土无机磷形态和有效磷的影响

为探讨磷肥品种和施磷方式对灌耕草甸土无机磷形态和有效磷含量的影响,设置重过磷酸钙基施(TSP-B)、磷酸一铵基施(MAP-B)、聚磷酸铵基施(APP-B)、磷酸一铵滴施(MAP-D)、聚磷酸铵滴施(APP-D)和不施磷肥(CK)6个处理,室内培养120 d分别测定各土层无机磷和有效磷含量。结果表明：三种磷肥基施处理显著提升5～20 cm土层无机磷总量以及0～20 cm土层有效磷和Ca₂-P含量,而Ca₈-P含量仅在5～10 cm土层中显著增加(P<0.05)。TSP-B和MAP-B处理显著增加了0～5 cm和10～20 cm土层中Fe-P含量以及5～10 cm和10～20 cm土层中Al-P含量(P<0.05)。与MAP-B和APP-B处理相比,MAP-D和APP-D处理均显著增加了0～5 cm土层中无机磷总量及有效磷、Ca₂-P和Ca₈-P含量,且APP-D处理无机磷总量、有效磷含量和Ca₂-P含量均显著高于MAP-D处理(P<0.05)。灌耕草甸土无机磷中...     

秸秆生物炭对砂姜黑土有机磷组分含量的影响

研究秸秆生物炭对砂姜黑土有机磷组分及分配的影响,对剖析土壤磷循环机制和农田磷管理有重要意义。依托砂姜黑土定位试验,分析不施肥（CK）、常规施肥（NPK）、化肥与6.0、12、36和48 t·hm^-2小麦秸秆生物炭一次性增施（BC₆、BC₁₂、BC₃₆和BC₄₈）6个处理对作物产量、土壤理化性质及有机磷组分的影响。结果表明,与NPK处理相比,增施秸秆生物炭均可保障小麦和玉米产量,并显著增加（P < 0.05）土壤有机碳、全氮和pH,提升土壤肥力和缓解土壤酸化;砂姜黑土有机磷以中等活性有机磷为主（37.4%～45.4%）,其分配比例因秸秆生物炭施用量的不同而呈现差异。BC₆、BC₁₂、BC₃₆和BC₄₈处理土壤活性有机磷含量分别为11.4、10.7、9.2和9.3 mg·kg^-1,分别较NPK处理下降8.8%、14.4%、26.4%和25.6%,差异显著（P＜0.05）,且土壤活性有机磷含量与生物炭施用量呈显著线性负相关（R² = 0.881 6,P＜0.05）。增施秸秆生物炭处理（BC₆、BC₁₂、BC₃₆和BC₄₈）土壤活性有机磷所占比例较NPK处理均显著降低（P＜0.05）,这说明增施秸秆生物炭除了可有效提升土壤肥力水平、缓解土壤酸化之外,还可有效降低土壤有机磷活性,增强有机磷稳定性,保障作物产量,其中以一次性增施36 t·hm^-2效果最好,宜在砂姜黑土区广泛应用。     

不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态及磷酸酶活性的影响

为探究土壤不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态转化及磷酸酶活性的影响,以期为土壤磷素管理和生物炭合理利用提供参考。通过设置土壤不同含水量(33%、66%、100%)与生物炭添加量(0、0.5%、2%)进行培养试验,测定土壤的有效磷、各磷素形态(Al-P、Ca-P、Fe-P、O-P)及土壤酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。结果表明:生物炭的施入显著提高了土壤有效磷含量;在培养前期,生物炭主要增加土壤中难溶态的Al-P含量,这主要是由生物炭带来的可溶性磷进入土壤中转化所导致;在培养后期,水分与生物炭都能够在一定程度上活化土壤中的Ca-P、Fe-P与O-P,释放更多磷素。生物炭本身呈碱性,添加到土壤中,有效中和了土壤酸度,使得土壤pH值上升2.82～3.13个单位,土壤酸性磷酸酶活性下降。此外,淹水条件能够降低土壤的酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。研究表明,生物炭的添加能够有效提高土壤pH值、有效磷含量,同时降低土壤酸性磷酸酶的活性。     

农用酵素对沙土、酸性土和盐碱土的改良效果研究

为探究农用酵素对土壤的改良效果,通过盆栽试验利用农用酵素对沙土、酸性土及盐碱土进行为期30 d的短期改良,通过测定土壤理化性质和微生物组成,对农用酵素作为土壤改良剂的可行性进行评价。结果表明∶对于沙土,农用酵素可使其pH由9.63降至6.42,有机质含量提高8倍,土壤中氮磷钾的含量也均有所提升,农用酵素中的有益微生物（Lactobacillus和Acetobacter）成为土壤优势细菌菌群,同时显著降低了真菌的多样性;对于酸性土,农用酵素对其pH影响不大,但土壤有机质及氮磷钾含量增加,酵素中有益微生物可在酸性土中有效定殖;对于盐碱土,农用酵素可有效降低其pH（由10.37降至7.77）,增加土壤养分含量,施用农用酵素后土壤中Acetobacter、Kocuria、Planococcus和Alkalibacterium的相对丰度较高,从而抑制了土壤病原真菌的生长。未来农用酵素可针对不同土壤的突出问题进行改良以提高土壤品质。     

红壤微生物量磷与土壤磷之间的相关性研究

对８ 种肥力水平差异较大的红壤进行了微生物量磷与土壤磷之间的相关性研究⒚结果表明,红壤微生物量磷与土壤全磷、土壤有机磷以及土壤速效磷之间存在明显正相关⒚红壤微生物量磷尤以与土壤速效磷关系最为密切,提示两者之间存在某种动态平衡;同时,要提高红壤固定磷的利用率,可通过刺激土壤微生物的生长,促进微生物对红壤磷的周转和循环来实现⒚     

长期不同秸秆还田措施对土壤供磷能力的影响

研究潮土区冬小麦-夏玉米轮作体系下长期不同秸秆还田措施对土壤磷素吸附解吸特性的影响,以期为提高该地区土壤供磷能力提供理论依据。依托山东禹城长期定位试验（始于2007年）,研究了秸秆不还田（CK）、小麦秸秆单季还田（W）、玉米秸秆单季还田（M）和小麦玉米秸秆双季还田（D）4个处理对土壤有效磷含量和土壤磷吸附解吸特性的影响。结果发现,与CK相比,3种秸秆还田均显著提高了土壤有效磷含量,W、M和D处理有效磷含量分别增加了47.5%、15.4%和12.2%,而土壤交换性钙含量分别降低了49.1%、30.5%和31.7%。不同秸秆还田措施均对潮土磷吸附特征产生了影响：与CK相比,秸秆还田处理均能显著降低土壤对磷的吸附,W、M和D处理土壤磷平均吸附量分别下降了10.7%、7.5%和5.1%;单季秸秆还田处理W的土壤最大吸磷量（Qm）显著低于CK处理,但M和D处理土壤Qm与CK没有显著差异;秸秆还田处理的磷吸附饱和度（DPS）均有所增加,但仅单季秸秆还田处理（W和M处理）的磷吸附饱和度显著高于CK。3种秸秆还田处理均显著提高了土壤磷解吸能力,各处理土壤磷解吸率表现为W>D≈M>CK,而秸...     

生物炭与螯合剂配施条件下土壤无机磷的动态变化

为了提高土壤磷素使用的有效性,以辽宁碱性土壤为研究对象进行试验研究。采用室内培养,测定了在不同地力下,生物炭与3种螯合剂(草酸、柠檬酸、EDTA)在低中高三种浓度下对土壤磷素的活化规律。从各形态无机磷自身活化情况来看,土壤中Ca_2-P、Ca_8-P的含量有所提高。其中Al-P的活化率最高,低中高地力在3种浓度下的平均活化率为34.5%,35.1%和35.3%,Ca-P的活化率最低,但是其贡献率最高,含量占到土壤总无机磷含量的74.4%、73.5%和72.9%。土壤无机磷总活化量以及各形态无机磷组分含量随着螯合剂浓度的升高而增多。相同浓度下,草酸的活化能力最强,其次为EDTA。低浓度时,柠檬酸对Fe-P的活化能力最强,草酸对Al-P的活化能力最强。在中、高浓度时,草酸对各形态无机磷的活化能力都最强。试验证明生物炭与螯合剂配施,可以有效增加土壤磷素无效态向有效态的转化。