生物炭对杉木人工林土壤磷素吸附解吸特性的影响

为了改善磷素吸附作用,提高磷在杉木人工林土壤中的利用率,又防止解吸过度引起土壤磷素淋溶造成资源浪费,以杉木树叶和树干为原料,分别在300℃和600℃下制备4种生物炭:300℃杉叶炭(BL300)、600℃杉叶炭(BL600)、300℃木屑炭(BW300)和600℃木屑炭(BW600),分别向土壤中加入0%、2%、4%、8%比例的生物炭,完成吸附解吸试验。结果表明,制备原料和温度对生物炭的成分和性质有决定性的作用,杉叶生物炭pH值、灰分含量、有效磷等的含量显著高于木屑生物炭,且高温炭大于低温炭,其中BL600生物炭pH值、灰分含量及有效磷含量最高;Langmuir模型能很好地拟合生物炭添加后红壤磷素的吸附过程,在低磷浓度时生物炭添加对土壤磷素吸附作用的影响不大,高磷浓度时则促进吸附作用;其中杉叶炭促进土壤磷素吸附的作用大于木屑炭,高温炭大于低温炭,2%和4%的生物炭添加量促进土壤磷素吸附,但8%的添加量会降低土壤对磷的吸附作用;生物炭添加在一定程度上降低了土壤磷素的解吸率,其中木屑炭降低的作用大于杉叶炭;因此建议在磷浓度较高的杉木林人工土壤中添加中低量的BL600,在磷浓度较低的杉木林人工土壤中添加大量的BL600,土壤富磷时能够增强吸附作用,减小土壤磷素淋溶风险,土壤缺磷时增加解吸率来提高土壤磷素利用率。     

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...     

生物质炭对土壤解磷菌分布及磷转化的影响研究进展

中国农田普遍缺磷,而磷肥易于被土壤颗粒固定,利用率低,导致土壤中留存大量固定态磷。激活土壤解磷菌是解决土壤有效磷缺乏与固定态磷素过量累积矛盾的关键。近年来,在生物质炭施用对土壤解磷菌群落影响方面的研究取得了一系列进展。本文综述了生物质炭施用对土壤解磷菌数量、群落组成、多样性、互作关系以及土壤磷酸酶活性的影响。最后,本文分析了目前生物质炭施用与解磷菌关系研究中的局限,并进行了研究展望,可以为科学施用生物质炭、活化土壤磷库提供理论基础和应用依据。     

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,...     

淋溶条件下生物质炭对红壤中钾和磷含量及其淋出率的影响

采用室内模拟降水的方法,在未施肥红壤和施肥红壤中添加不同用量的生物质炭(0%、1%、2%和3%),分析在淋溶条件下生物质炭对土壤速效钾、速效磷含量及其淋出量的影响.结果表明:随着生物质炭用量的增加,红壤中速效钾和速效磷含量均显著提高,但淋洗液中总钾量和总磷量并没有显著增加;在未施肥土壤中,0%、1%、2%和3%生物质炭处理的钾淋出率分别为53.6%、14.3%、9.1%和7.5%,磷淋出率分别为88.8%、23.5%、16.3%和7.8%;在施肥土壤中,磷的淋出率随生物质炭用量的增加而减少,由24.1%降至7.2%;而钾淋出率受生物质炭用量的影响相对较小.在淋溶条件下,添加3%生物质炭可使未施肥土壤速效钾降幅由9.8%减少至0.3%,使施肥土壤速效钾降幅由10.8%减少至0.5%,但经生物质炭处理的未施肥和施肥土壤的速效磷含量在淋溶后下降更为明显.上述结果表明,生物质炭不仅能使土壤中速效钾和速效磷含量提高,且生物质炭有较强的养分保持能力,能够减少土壤中钾和磷的淋出率.     

腐殖酸与生物质碳对土壤磷素活化及无机磷形态转化的影响

[目的]探究腐殖酸、生物质碳对土壤磷素活化及无机磷形态转化的影响,为增效磷肥的研发提供理论依据.[方法]以腐殖酸、生物质碳为试验材料,以1、2 g/kg 土的配比与磷肥及供试土壤充分混匀,进行持续60 d的土壤培养试验,以研究腐殖酸与生物质碳对土壤磷素活化及无机磷各形态转化的影响.[结果]与CK2、CK1相比,施用腐殖...     

设施土壤磷素固持材料的选择与应用研究进展

我国设施土壤磷素高量积累继而流失是造成相邻水体富营养化的一个重要原因。施用磷素固持材料是有效减少土壤磷流失的措施之一,本文对比分析了室内条件下几类磷素固持材料（黏土矿物类、铁铝类、钙镁类和其他类）对磷酸盐的吸附量和吸附机制,总结了设施土壤中添加磷素固持材料对土壤有效磷含量、磷形态和磷素淋洗量的影响。基于材料的易获取性、安全性、价格以及被固持磷素的再利用性,提出了不同土壤中适宜施用的磷素固持材料。结果表明,添加磷素固持材料能通过物理、化学等作用吸附土壤磷,降低磷移动性。一般而言,铁铝类、钙镁类材料的磷素吸附量和吸附键能高于黏土矿物类,而改性生物炭材料的磷吸附量和强度常取决于改性物质。施入土壤后,铁铝类、钙镁类材料能快速降低土壤磷活性,进而减少磷的移动和流失,然而过量施用铁铝类材料可能影响作物正常生长及其对磷的吸收,适宜钙镁比的材料不仅能固持土壤磷,而且不影响作物对磷素的吸收利用。因此,在磷含量极高的设施石灰性土壤上,推荐适量施用铁铝类材料;在酸性土壤上,建议施用适宜钙镁比的材料,固持土壤磷并保持磷的有效性;黏土类材料则在磷含量适中的土壤上较为适用。此外,利用废弃物作为磷素固持材料,可在减少土壤磷流失的同时实现废弃物资源化利用,具有较好的应用前景。     

生物炭对土壤磷素循环影响机制研究进展

土壤全磷含量较高而有效磷含量不足,是限制全球农业可持续发展的重要因素。生物炭作为一种新型的土壤改良剂,成为近年来研究的热点,是由于生物炭具备特殊的性质,施入土壤后会对土壤中磷的化学行为产生重要影响。鉴于此,结合国内外已有的研究成果和最新的进展,从不同条件下制备生物炭的磷素特征及其对土壤磷素吸附解吸、土壤酸碱度、磷素形态转化、土壤磷酸酶及微生物等的影响机制几个方面综述了国内外对生物炭影响土壤磷素有效性的研究现状,提出了目前在生物炭对土壤磷素影响的研究中存在的一些问题以及今后研究的热点,以期为增加土壤磷素的有效性、提高农作物的生产力、减少土壤中磷素流失对环境的污染,以及为生物炭在土壤环境中的管理应用提供理论资料,对解决世界农业生产中所引起的资源、环境和经济问题具有一定意义。     

生物炭调节盐化水稻土磷素形态及释放风险研究

为探明生物炭施用对盐化水稻土磷素形态及释放风险的影响,以滨海草甸盐化水稻土为基础,结合室内分析,研究了不同用量生物炭还田方式(CK:0 t·hm~(-2);B1:20 t·hm~(-2);B2:40 t·hm~(-2))条件下土壤磷含量、组分特征及磷素释放风险。结果表明:生物炭能提高土壤全磷、有效磷、总有机磷和总无机磷含量,提高幅度分别为:11.40%～35.70%、28.96%～46.63%、11.30%～29.19%和10.54%～25.98%。生物炭提高了土壤NaHCO_3浸提态磷(Ca_2-P)、NH_4AC浸提态磷(Ca_8-P)和NH_4F浸提态磷(Al-P)含量,随着施炭量的增加而增大,且各处理间差异显著;当施炭量为20 t·hm~(-2)时,土壤NaOH-Na_2CO_3浸提态磷(Fe-P)和闭蓄态磷(O-P)含量显著高于其他处理;施用生物炭对H_2SO_4浸提态磷(Ca_(10)-P)无显著影响。生物炭显著提高了土壤活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量,但显著降低了土壤中等稳定性有机磷(MROP)含量,当施炭量为40 t·hm~(-2)时,土壤高等稳定性有机磷(HROP)含量最小,且显著低于其他处理。本试验中土壤的活性Al[Al(ox)]和活性Fe[Fe(ox)]均处于较高水平;施用生物炭显著提高了土壤磷吸持指数(PSI),增加了土壤固磷能力;土壤磷吸持饱和度(DPSS)为6.81%～8.34%,土壤磷释放风险指数(ERI)为54.55%～61.67%。综上所述,在本文试验条件下,施用生物炭可以改善盐化水稻土磷素状况,且不会增大土壤磷素释放的风险。     

螯合剂对施加生物质炭土壤无机磷组分的影响

以生物质炭土壤为研究对象，采用室内模拟大田培养试验，研究了有机酸对不同地力土壤无机磷形态组分变化的影响。结果表明，在培养过程中，有机酸对生物质炭土壤无机磷形态的转化具有一定影响，有效地促进了低、中、高地力土壤中Al-P、O-P和Ca₁₀-P的释放。土壤中磷素均以Ca₁₀-P存在；活性磷分别占无机磷总量的28.37%、31.51%、37.45%;加入外源磷后，低、中、高地力土壤中Al-P分别增加了1.08倍、1.09倍、1.16倍，活性磷分别占无机磷总量的29.33%、32.71%、39.90%。     

生物炭对土壤磷、钾养分影响研究进展

从施用生物炭对土壤磷、钾有效含量,形态转化及淋溶损失的影响等方面,分析总结了施用生物炭后对土壤磷、钾养分的影响。结果表明,生物炭施入土壤后会不同程度地提高土壤中有效磷、速效钾的含量,这和生物炭本身携带一定量的磷、钾养分有关;生物炭也会通过改善土壤理化性质和微生物生境等对土壤磷素有效态转化和固定态钾的释放产生一定的积极影响;此外,生物炭具有较大的比表面积和较强的吸附性,也能有效减少土壤中磷、钾的淋溶损失;生物炭类型、施用量、土壤类型和肥力状况等因素在一定程度上影响了生物炭对磷、钾的作用。建议今后综合考虑上述因素开展多点联网定位试验,以进一步明确生物炭对土壤磷、钾养分的影响和作用。     

生物质炭对土壤无机污染物迁移行为影响研究进展

生物质炭材料来源广泛,制备工艺相对简单,且具备丰富的含氧官能团、发达的孔隙结构和表面电荷,对有机污染物和各类无机污染物(重金属、氮磷、放射性元素)均具有良好的潜在吸附能力,被认为是一种低成本、高效的新型环境功能吸附材料.本文针对重金属、氮磷等土壤无机物,在介绍生物质炭基本性质的基础上,综述了生物质炭吸附无机污染物的机制,探讨了应用于无机污染土壤缓解和修复的可行性,并指出了相应的发展趋势.生物质炭的基本特性受来源材料性质、裂解温度等主要因子的影响,其碳含量和结构、H/C比值、孔隙结构、pH等性质有较大差异,这也导致生物质炭对重金属、氮磷等无机污染物的吸附机制包含了表面物理吸附、络合作用、静电引力、阳离子交换、共沉淀、碘-碳特殊作用等多种机制.然而,受土壤复杂理化性质和生物活性、生物质炭迁移性和稳定性等因素影响,生物质炭在无机污染土壤缓解和修复中的应用有很大潜力,但尚存在不确定性、调控性差等问题,甚至反而会活化土壤中的污染物.因此,在应用生物质炭缓解和修复重金属污染土壤时,应充分考虑土壤性质、污染程度和类型与生物质炭性质的匹配度.生物质炭更适合pH和有机质含量较低的镉、铅、铜、锌等重金属污染土壤;与低温生物质炭相比,高温生物质炭的适用范围更广.     

水田土壤剖面磷素吸附-解吸特征

磷素在土壤剖面中的移动与地下水体环境关系密切,但目前对于磷素在土壤中垂直迁移的机理问题还不清楚,研究从土壤剖面对磷素吸附-解吸的角度对该问题进行了初步的探讨。以水田土壤剖面为研究对象,对剖面不同层次土壤对磷素的吸附-解吸特征进行研究,结果表明:供试土壤剖面不同层次土壤对磷素吸附均可以与简单的Langmuir方程相拟合,表现出相似的吸附机制;吸附态磷均有随深度增加解吸率上升的特点,这种情况可能有利于磷素在土壤剖面中垂直向下移动。     

不同培养条件下生物炭对磷吸附解吸能力的影响

将350℃和600℃2种不同裂解温度下的芦苇秸秆生物炭作洗涤和未洗涤处理后,与巢湖十五里河河口湿地土壤进行网隔培养,培养的水分处理分为:淹水、干湿交替和75%田间持水量,共得到12个样品。对培养后生物炭进行磷素吸附-解吸实验,采用Langmuir和Freundlich吸附模型分析处理3种水分培养后的生物质炭对磷的吸附-解吸差异。结果表明:吸附量均随磷平衡浓度的增加而增大,且淹水的吸附量远远大于75%田间持水量。Langmuir和Freundich方程均能很好地描述12种不同处理的生物质炭对磷的等温吸附过程。淹水的各个拟合参数均高于干湿交替和75%田间持水量。解吸量均随添加磷浓度的增大而增大,解吸率随添加磷浓度的增加而减少。淹水的解吸量和解吸率均高于干湿交替和75%田间持水量。     

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。     

不同石灰性土壤磷素形态及其有效性差异

研究了山西中部和中西部盆地与丘陵区26个石灰性土壤的磷素总量及其形态差异,并利用通径分析分析了不同磷素形态与速效磷的关系,以了解供试土壤利用状况对土壤磷素总量、形态分布及其有效性的影响。结果表明:供试土壤无机、有机磷总量均差异明显,无机磷以Ca-P为主,有机磷以MLOP为主。大棚石灰性褐土无机磷中Ca2-P、Ca8-P和Al-P显著高于其它供试土壤,且Ca8-P含量超过Ca10-P,有机磷中MLOP显著高于其它供试土壤,且LOP和MROP含量也较高。无机形态磷与速效磷均显著正相关,除HROP外,其余有机形态磷与速效磷均为显著正相关。通径分析进一步表明,Ca2-P对速效磷的直接影响达显著水平,其余无机形态磷的间接影响均达显著水平;MLOP和LOP对速效磷的直接影响均达显著水平,LOP和MROP的间接影响都达显著水平,HROP既无直接影响,也无间接影响。利用管理强度特别是施肥不同是导致供试石灰性土壤有机和无机磷总量及其不同形态分布差异的主要原因。通径分析不同形态磷素对土壤速效磷的影响更为简单明确。     

高磷条件下腐殖酸和生物炭配施对土壤磷素转化的影响

研究腐殖酸和生物炭2种调理剂配合施用对土壤磷素吸收与转化的影响,设空白对照、生物炭、腐殖酸、腐殖酸+生物炭、腐殖酸+1/2生物炭、1/2腐殖酸+生物炭共6个处理。结果表明,在腐殖酸和生物炭配施不同处理中,腐殖酸+生物炭处理对于降低土壤总磷、有效磷、水溶性磷含量效果较好,可以减少土壤中磷素积累;腐殖酸+1/2生物炭处理既促进了作物对有效磷源Ca_2-P的吸收,提高了各磷组分之间的转化,也促进了土壤磷素向Fe-P、O-P转化,有利于降低土壤磷素负荷;1/2腐殖酸+生物炭处理可以促进土壤磷素向Ca_8-P、Fe-P转化。     

原料、炭化温度和生物质炭组分对小白菜生长的影响

【目的】探究不同原料、炭化温度和生物质炭不同组分对植物生长的影响,进而揭示生物质炭的增产机制。【方法】分别以木屑和玉米秸秆为原料,在350、450、550℃下裂解得到生物质炭。采用热水浸提法将生物质炭中的可溶性组分（浸提液）与难溶性组分（炭骨架）分离。通过盆栽试验,研究不同生物质炭及组分对小白菜生长的影响。【结果】添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下,小白菜地上部生物量平均为16.1 g/盆,显著高于添加木屑生物质炭及其各组分（13.0 g/盆）和对照处理（13.5 g/盆）。与地上部生物量类似,添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数等形态学指标较木屑生物质炭和对照处理显著改善。添加炭骨架处理下小白菜地上部生物量平均为16.5 g/盆,较添加原状生物质炭和浸提液分别提高26.9%和17.9%。添加炭骨架处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数较添加浸提液处理分别提高64.1%、51.1%、38.3%和80.0%。不同炭化温度裂解得到的生物质炭对小白菜地上部生物量和根系生长无显著影响。与添加原状生物质炭处理相比,添加炭骨架处理下小白菜地上部氮含量提高25.9%,而磷和钾含量分别降低39.7%和14.1%。添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量较添加木屑生物质炭处理分别提高0.1个单位、20.3%、19.1%、29.1%和189.2%。与添加原状生物质炭相比,添加生物质炭骨架处理下土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低14.6%、6.6%、41.3%和55.1%,土壤pH升高0.13个单位;而添加生物质炭浸提液处理下土壤有机碳、全氮和速效磷含量分别降低49.8%、18.9%和24.2%,土壤pH和速效钾含量无显著变化。相关分析表明,不同处理下小白菜地上部生物量与根长、表面积、平均直径、根体积、根尖数等根系形态指标和土壤pH呈正相关,与小白菜地上部磷含量呈负相关。【结论】生物质炭制备原料和组成是影响植物生长的重要因素,玉米秸秆生物质炭较木屑生物质炭有更好的增产效果;玉米秸秆生物质炭经热水浸提后再添加至土壤中有更好的增产效果。生物质炭中可溶性组分对根系生长的促进作用是生物质炭增产的主要机制,而可溶性组分对根系促生作用与原料、制备温度和其本身物质组成密切相关。     

丛枝菌根真菌对改善植物磷素营养机制的研究进展

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌广泛分布于各陆地生态系统,可与绝大多数高等植物互惠共生。大量研究已经广泛证实,AM真菌可以改善宿主植物营养状况,尤其是磷素营养。AM真菌能够促进植物对土壤磷的吸收,但同时菌根效应受土壤磷状况和植物磷素营养状况等因素的影响。总结了AM真菌对土壤磷吸收转运机制,AM真菌改善植物磷营养的机理,以及土壤磷水平和磷形态对菌根效应的影响,并对未来的研究方向进行了展望。     

退耕还林还草对黄土高原坡地磷素的影响

[目的]探讨不同植被恢复退耕坡面土壤磷素的分布及其迁移特征,为退耕还林还草工程的可持续性及其环境效应评价提供参考.[方法]选取黄土高原中部王东沟小流域退耕年限、土壤和地形条件较一致的柠条灌木地、苜蓿草地和荒地等3种典型植被恢复的长坡面为研究对象,以谷子农地为对照,通过采样测定分析不同植被恢复坡面的植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库(植物磷库)的差异及其在不同坡位、土层间的空间分布特征.[结果]不同植被恢复样地的地上生物量、植物磷含量和植物磷库均表现为灌木地>草地>农地>荒地,且从坡顶向坡底方向逐渐增加.对于土壤速效磷,灌木坡地在坡面和垂直方向分布较均匀,其他样地则总体表现为坡底速效磷含量较高;不同土层间相比,除草地坡底部位及农地0~20 cm土层外,其余土层土壤速效磷含量整体上随深度增加而增加.0~100 cm土层以上的植物磷库均表现出从坡顶向坡底逐渐增加.土壤全磷分布受退耕植被的影响不明显,主要受土壤母质的影响.[结论]退耕坡面植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库及其分布受恢复植被措施及其不同水土保持效益的影响;灌木地和草地对退耕坡地磷素具有一定保持作用,能够减少流失的磷素对下游水体的影响,而荒地和农地表现出明显的磷素侵蚀流失趋势.