外源添加生物炭对水稻产量和土壤性质的影响

采用盆栽试验,研究不同用量秸秆生物炭（CK、1%、2%和4%）对水稻产量及其构成因素和土壤性质的影响。结果表明,外源添加生物炭显著提高了水稻产量,且水稻产量随着生物炭用量的增加而增加;添加生物炭有效提高了土壤pH、显著降低了土壤交换性酸和交换性铝,且生物炭施用越多,效果越明显;外源添加生物炭对土壤塑性指数无显著影响,但添加较多生物炭（4%）显著降低了土壤抗压强度。由此可见,外源添加生物炭不但可以增加水稻产量,而且有效改善了土壤性状。     

垫料生物炭对土壤镉的钝化作用

在500℃条件下采用限氧热解法制备垫料生物炭和秸秆生物炭,研究垫料生物炭对土壤中镉的钝化效果。通过分析添加垫料生物炭后土壤pH和镉形态的变化,并用小青菜盆栽试验和土柱淋滤试验等评估垫料生物炭对土壤镉固定效果的影响,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,添加垫料生物炭和秸秆生物炭后,镉污染土壤的pH值均显著升高;两种生物炭对镉都有很强的固定效果,能显著降低镉的生物有效性,向镉污染土壤中分别施加5%的垫料生物炭和秸秆生物炭后,在培养60 d时的降低程度为24.88%和21.94%;添加垫料生物炭和秸秆生物炭能提高小青菜的产量,并有效降低小青菜对镉的吸收,降幅分别为37.21%和29.70%;垫料生物炭对土壤镉污染的修复效果优于秸秆生物炭。     

生物炭对噻虫胺在土壤中吸附和降解的影响

为探究由不同热解温度和原材料制备的生物炭对噻虫胺在黑土中吸附和降解的影响,以玉米秸秆和猪粪为原材料,分别在300、500℃和700℃下限氧热解制备了六种生物炭,并将其添加到黑土中,研究生物炭对土壤理化性质与噻虫胺在土壤中吸附-降解的影响。结果表明:添加生物炭可显著提高土壤的pH、有效态磷和有机碳含量,降低土壤的H/C。噻虫胺在土壤及生物炭-土壤混合体系中的吸附过程符合Freundlich模型。添加生物炭显著提高了土壤对噻虫胺的吸附,且吸附量随生物炭热解温度的升高而增大。不同热解温度的生物炭对噻虫胺在土壤中降解的影响不同。高温生物炭-土壤混合体系的强吸附能力降低了噻虫胺被微生物降解的速率,但噻虫胺在低温生物炭-土壤混合体系中具有相对较高的微生物降解速率。因此,在利用生物炭修复农药污染土壤时应该充分考虑生物炭的类型和性质。     

水稻秸秆生物炭对土壤理化性质及土壤镉形态的影响

本文以水稻秸秆为原料制备生物炭,通过培养试验利用生物炭对土壤重金属镉进行钝化,设置土壤不添加生物炭处理(CK)和添加5％生物炭处理(BC),研究水稻秸秆生物炭对土壤理化性质及土壤镉形态的影响.结果表明,添加水稻秸秆生物炭后,BC处理的pH显著高于CK处理,土壤阳离子交换量和有机质含量分别提高了34.7％、16.7％;相...     

金属氧化物改性生物炭对镉污染土壤菠菜生长和镉积累的影响

对重金属具有良好吸附能力的金属氧化物改性生物炭材料是近年来热门的土壤修复材料,然而关于不同金属氧化物改性生物炭对土壤中Cd钝化的研究较少。本研究采用Cd污染农田土壤开展菠菜盆栽试验,研究了铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭对菠菜生长和Cd积累的影响。结果表明：在施用量均为5 g·kg^-1的条件下,金属氧化物改性生物炭处理可显著提高土壤pH和有机质含量。与对照相比,铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭使土壤DTPA-Cd含量分别降低了23.4%、24.8%和37.1%,生物富集系数降低了4.00%、13.3%和65.0%。此外,水滑石改性生物炭使植株干质量增加4.27倍,显著降低了Cd积累量（59.5%）。金属氧化物改性生物炭能提高土壤pH,增加土壤有机质含量,降低土壤Cd的有效性和移动性,提高土壤质量,进而促进菠菜的生长和抑制菠菜对Cd的积累。研究表明,水滑石改性生物炭在促进菠菜生长和钝化土壤Cd方面具有较大优势。     

矿区Cd污染稻田生物炭生态原位钝化及Cd形态转化

为探究生物炭对矿区Cd污染稻田土壤原位钝化生态修复效果,进行稻田土壤Cd污染修复试验,设置海泡石（BC1）、生物炭（BC2）、空白对照（BC3）3种处理。采用梯度扩散薄膜（DGT）技术研究水稻根际土壤Cd生物有效性,明确其对水稻根际土壤Cd生物有效性和土壤Cd形态转化的影响。结果表明：生物炭影响矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd形态比率。生物炭改变稻田土壤中Cd形态,明显提高土壤中残渣态Cd含量占比,提高幅度达27.84%,利于其他形态Cd向更稳定的残渣态转变。生物炭改变矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd生物有效性。与空白对照相比,生物炭使水稻收获期的根际土壤Cd生物有效性降低了40.90%,土壤中有效态Cd含量降低了9.53%;海泡石处理的土壤Cd生物有效性比生物炭处理的土壤Cd生物有效性降低了83.90%,海泡石处理的土壤有效态Cd含量比生物炭处理的土壤有效态Cd含量降低了7.73%。生物炭可提升矿区Cd污染稻田土壤质量。生物炭改善了水稻土壤质量;与空白对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了6.75%,土壤阳离子交换量升高了8.44%,土壤pH值提升了7.44%;与海泡石对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了2.95%,土壤阳离子交换量升高了9.22%,土壤pH值降低了13.33%。研究表明,生物炭原位钝化能有效降低矿区Cd污染稻田土壤Cd生物有效性,提升生态修复水平。     

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。     

生物炭对铅矿区污染土壤修复效果的稳定性研究

为探究生物炭钝化修复铅矿区污染土壤的稳定性以及对土壤质量的影响,采集了山西省某铅矿区表层土壤,将500℃下制备的麦秆生物炭和玉米秆生物炭按照0 （对照）和5%质量比分别添加到污染土壤中进行30 d恒温恒湿、30轮（历时30 d）干湿交替和冻融循环3种老化试验。结果表明： 3种老化条件下,玉米秆生物炭对土壤中Pb的钝化效果均好于麦秆生物炭,与各自对照相比,添加玉米秆生物炭处理Pb的有效态含量分别下降了47.4%、16.1%和45.0%。3种老化条件下,玉米秆生物炭未对基于蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性的土壤酶综合活性指标产生负面影响。因此,玉米秆生物炭比麦秆生物炭具有更高的用于原位修复铅矿区污染土壤的潜力。     

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。     

生物炭及其对土壤环境的影响

综述了生物炭的基本特性、环境效应以及生物炭对土壤理化性质、微生物数量及种群结构多样性的影响。土壤中添加生物炭可以提高其对土壤水分和养分的吸附能力,并且增加土壤持水性和养分有效性,延缓肥料养分的释放,进而增加土壤保肥能力,提高养分利用率;生物炭的特性也为土壤微生物提供了栖息的场所和养分,从而提高土壤微生物的数量。不同生物炭类型所提供的碳源的差别,将会引起土壤微生物群落组成和多样性发生变化。最后,对生物炭研究过程中需要注意的问题进行了展望。     

生物炭制备及其对土壤理化性质影响的研究进展

生物炭作为一种新型的土壤改良剂和吸附剂,近年来成为农业、环境、能源等领域的关注热点。生物炭是通过有机物质在缺氧的条件下热解形成的,不同的原料及生产条件都会对生物炭的性质产生影响。生物炭能够能够改良土壤,改善土壤的容重、总孔隙度和保水性,还可以调节土壤的酸碱度,增强土壤阳离子交换量（CEC）,提高土壤养分。系统总结了生物炭生产方法、理化特性及其对土壤理化性质的影响,为优选生物炭、提升生物炭产品附加值、促进土壤改良提供理论支撑。     

生物炭裂解温度和施用水平对土壤导水率的影响

为定量研究生物炭对土壤导水率的影响机制,采用控制生物炭的裂解温度为200、400、500、600℃,生物炭的施用水平为2%、5%(质量比)的方法,利用HYPROP实时测定土炭混合物在蒸发过程中张力的变化,并开展了一系列的相关试验,研究分析生物炭对土壤非饱和导水率的影响机制,以及生物炭裂解温度和生物炭施用水平与土壤非饱和导水率之间的定量关系。结果表明:(1)在低生物炭(2%)施用水平下,生物炭的裂解温度越高对土壤的持水能力改良效果越好;(2)在高生物炭(5%)施用水平下,裂解温度为400℃时制备出的生物炭,对土壤持水能力的改良效果最好;(3)生物炭对土壤导水率的影响同时受到生物炭施用水平和生物炭裂解温度2个因素的共同作用。     

生物炭对土壤理化性质及玉米生长影响的研究进展

生物炭具有多孔性、高阳离子交换量和低容重等良好的理化特性,对改良土壤性状及作物生长有一定的积极作用。本文分析了生物炭的特性,探讨了生物炭对土壤理化性质及玉米生长方面的影响,对生物炭今后的研究趋势与前景进行了展望,说明了生物炭在农业领域存在巨大的发展潜力,旨在为生物炭对土壤相关特性及玉米生长方面的影响研究提供参考。     

生物炭及炭基硝酸铵肥料对土壤化学性质及作物产量的影响

为了促进生物炭研究和农用,采用盆栽试验研究了两种生物炭基氮肥及相应生物炭对土壤部分化学性质、养分状况及作物产量的影响.试验结果表明:施用生物炭基氮肥可显著提高土壤有机碳含量,提高土壤pH值、阳离子交换量、土壤速效磷、速效钾和矿质态氮含量,增强土壤保肥能力,促进作物增产.生物炭对土壤化学性质和养分状况虽有一定改善作用,但作物增产效应不明显甚至减产.因此,将生物炭与肥料复合制成生物炭基肥料不但可以保持生物炭改良土壤的功能,还可促进作物生长和增产,有利于生物炭农用效益的提升.     

改性生物炭对镉砷复合污染土壤的修复研究进展

土壤镉砷复合污染已成为一个严重的环境问题,由于镉砷具有相反的化学性质,运用生物炭修复镉砷复合污染土壤效果不佳,而改性生物炭在修复镉砷复合污染土壤方面取得了显著的成果。本文介绍了生物炭制备的方法与理化性质,总结了生物炭修复单一镉、砷污染的效果与机理,并阐述了生物炭处理复合污染的不足和难点。重点综述了改性生物炭的制备方法及理化性质,改性生物炭修复土壤镉砷复合污染的影响因素,以及改性生物炭处理镉砷复合污染的效果与机理。与原始生物炭相比,改性生物炭对镉砷具有更高的吸附性能,在复合污染土壤修复中表现出明显优势。但是,改性生物炭的回收问题尚未完全解决,解吸再生和老化问题需要深入研究,改性生物炭仍具有广大的研究和发展前景。     

油茶饼粕生物炭和有机肥对红壤矿化的影响

以油茶饼粕为原料,分别在300℃和600℃条件下热解制备成生物炭,以及发酵成为有机肥,研究不同温度生物炭和有机肥元素含量和表面特征的差异。通过室内培养试验研究生物炭和有机肥对土壤呼吸以及有机碳组分的影响。结果表明:随着热解温度的升高,生物炭pH值和灰分含量升高,矿质元素含量增加,C、N、H含量和H/C比值降低,表面官能团减少。在添加有机肥条件下,施用生物炭处理的土壤CO2排放量普遍较高。300℃生物炭的土壤呼吸强于600℃生物炭,600℃生物炭的CO2累计排放量小于对照土壤。300℃生物炭对土壤中的SOC、MBC、DOC的贡献率要高于600℃生物炭。单独添加生物炭的土壤矿化强度比较低。通径分析结果表明:MBC和DOC对土壤CO2累计排放量的直接影响达到极显著水平。     

生物炭对土壤中DBP和DEHP微生物降解的影响

为了探明添加生物炭对土壤中邻苯二甲酸酯微生物降解的影响,选择DBP和DEHP作为目标污染物,通过室内模拟试验对添加生物炭土壤中DBP和DEHP的微生物降解规律进行了研究。结果表明,土壤中DBP和DEHP微生物降解过程符合一级动力学方程,半衰期分别为3.054、34.657 d,其降解速率的差异可能与邻苯二甲酸酯类化合物的理化性质有关;随着生物炭添加量的增加,DBP的微生物降解速率呈降低趋势,而DEHP降解速率变化很小;与未添加生物炭的土壤相比,添加1.0%生物炭的土壤中DBP和DEHP的半衰期分别延长6.709、6.116 d,表明添加生物炭不利于土壤中邻苯二甲酸酯的微生物降解,可能与生物炭提高土壤对邻苯二甲酸酯的吸附能力导致其生物有效性降低有关。     

羊栖菜生物炭对镉污染土壤性质及镉形态的影响

为了研究生物炭对实际镉(Cd)污染土壤理化性质和Cd化学形态的影响,首先以海洋生物质(羊栖菜)、农林废弃物(水稻秸秆、山核桃壳)为原料制备了三种生物炭,并比较了三种生物炭对水溶液中Cd的吸附效果,从而优选出对Cd吸附最佳的生物炭。通过在Cd污染的土壤中施用不同用量的优选生物炭,测定污染土壤基本理化性质和Cd化学形态的变化,初步探讨了生物炭对实际Cd污染土壤理化性质和土壤Cd污染的钝化效果。结果表明,三种生物炭中羊栖菜炭对重金属Cd的吸附效果最佳。污染土壤添加羊栖菜炭后可以明显提高污染土壤p H、有效磷、速效钾、全氮和有机质,且随添加量增加而幅度增大。不同量的羊栖菜炭的施入均有效降低了污染土壤有效态Cd含量,使得土壤重金属Cd由交换态向碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态转化。综上所述,羊栖菜炭显著降低了土壤重金属Cd的生物有效性和生态毒性,从而显著降低重金属Cd的危害。     

水稻秸秆和蚕沙生物炭对玉米植株镉累积的影响

【目的】研究生物炭对土壤镉生物有效性和玉米植株镉累积的影响,为生物炭在重金属污染土壤修复及农业废弃物的资源化利用提供参考。【方法】选用水稻秸秆和蚕沙在500℃限氧条件下制备生物炭,通过室内培养实验(45 d)研究添加1%生物炭对镉污染土壤(5 mg/kg)中镉化学形态(BCR法)的影响,并从土壤p H值和阳离子交换量的变换初步探讨生物炭对土壤镉的钝化机理;通过玉米盆栽实验(45 d)研究添加0.5%和1%生物炭对玉米植株镉含量变化的影响。【结果】在培养结束时,添加水稻秸秆生物炭和蚕沙生物炭的土壤镉弱酸可提取态含量分别降低了27.76%和38.40%,残渣态含量分别增加了150.00%和188.10%;添加1%的水稻秸秆生物炭和蚕沙生物炭,玉米植株地下部分镉含量分别下降了33.33%和50.00%,地上部分下降了42.85%和62.86%。【结论】2种生物炭能有效降低土壤镉的弱酸可提取态和可还原态含量,增加可氧化态和残渣态含量,使土壤镉的生物活性显著降低,有效地减少了其向玉米植株的迁移和富集,蚕沙生物炭对土壤镉的钝化效果较好。     

不同种类生物炭对土壤重金属镉铅形态分布的影响

为探讨不同生物炭对土壤镉(Cd)、铅(Pb)复合污染的钝化修复效果,在Cd、Pb复合污染的土壤中施加不同种类、添加量的常见农业废弃物与城市污泥制备的生物炭,分析了土壤中Cd、Pb形态分配的变化,结果表明,添加生物炭可以改变土壤的理化性质,4种生物炭均显著提高了土壤的pH值、阳离子交换量和有机质的含量,与1%添加量相比,4%添加量增加幅度更大,pH、阳离子交换量和有机质含量分别比对照增加了2.7%~11.6%、12.7%~54.3%和252.0%~594.8%。4种生物炭不同程度地降低了重金属的弱酸提取态和可还原物质结合态含量,增加了可氧化物质结合态和残渣态的含量。不同种类生物炭相比,棉花秸秆炭对Cd的钝化效果最佳,其次为玉米秸秆、小麦秸秆和污泥生物炭,其中4%棉花秸秆炭处理下弱酸提取态、可还原物质结合态含量分别下降5.2%、25.5%,可氧化物质结合态、残渣态含量分别增加177.8%、166.7%。生物炭添加同样对土壤中Pb表现出了不同程度的钝化效果,不同生物炭对土壤中Pb的钝化能力表现为玉米秸秆炭小麦秸秆炭棉花秸秆炭污泥生物炭。相关分析表明,添加生物炭导致的土壤理化性质的变化可能是导致土壤重金属形态变化的重要原因。本研究结果表明,施用生物炭可有效改变土壤Cd、Pb赋存形态,促进Cd、Pb由生物有效性高的弱酸提取态、可还原物质结合态,向生物有效性低的可氧化物质结合态、残渣态转化,降低其生物可利用性,从而减轻土壤重金属污染危害。