生物质炭对土壤改良及农业生态效应响应的研究进展

生物质炭是生物材料在低氧或缺氧环境下,高温热解产生的一类碳含量高、孔隙结构发达、吸附能力强和富含氧官能团的多功能材料;施用生物质炭对改良土壤、重金属及农药残留污染土壤的修复、促生作物增产等具有较好的作用,有利于促进农业生产的可持续发展。为农业生态环境治理及同类研究提供参考,从调控土壤养分与理化性状、改善土壤微生物生境及提高土壤酶活性、去除土壤农药残留/重金属污染及防控有害生物和促进作物生长及提高其产量等方面概述生物质炭对土壤改良及农业生态效应响应的研究进展,指出了未来生物质炭应用的研究方向。     

生物质炭对农田土壤的影响

生物质炭具有丰富的孔隙结构和表面性能、巨大的比表面积、植物生长所需营养元素、较高的化学稳定性和较强的阳离子交换能力等特点,因而其在土壤改良、污染物吸附、固碳减排、土壤修复等领域具有特别大的应用前景.该文概述了生物质炭的作用及其研究进展,同时指出,目前生物质炭应用技术的研究还处于起步阶段,生物质炭的研究工作还有待于深入和加强.     

生物质炭对牡丹江植烟土壤改良及烤烟品质的影响研究

为探讨生物质炭在改良植烟土壤和提高烤烟品质研究中的可行性,以牡丹江市宁安县黑土为供试土壤,研究了生物质炭对植烟土壤C/N、土壤微生物、烟株生长发育和烤后烟常规化学成分与中性致香成分的影响.结果表明:施加1 800 kg/hm2生物质炭后,可以提高植烟土壤C/N 31.79％,其土壤中放线菌数量是对照的3.8倍.施加生物质碳烤烟生长优势比较明显,株高、有效叶片数均显著高于对照,烤后烟中总糖和烟碱与对照差异不显著.土壤中施加1 200 kg/hm2生物质炭使烤后烟中钾含量提高11％,施加2 400 kg/hm2生物质炭使烤后烟中总糖含量提高5.40％.施加1 800kg/hm2生物质炭烤后烟茄酮的含量为对照的1.97倍.综合研究表明:植烟土壤中施加1 200～1 800 kg/hm2生物质炭后,可达到改善土壤微环境,促进烟株大田的生长发育和提高烤后烟产质量的三重功效.     

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。     

生物质炭对植烟土壤改良及烟叶品质的影响

近年来,植烟土壤面临着酸化和有机质含量降低等一系列问题,进而影响到烟叶的产量和品质,而生物质炭具有含碳量高、比表面积大、呈碱性等特性,在提高土壤pH和养分有效性等方面具有明显作用。综述了生物质炭的性质及其在土壤改良、养分提升、土壤固碳等方面的效应,以期为烟叶生产中应用和推广提供科学依据。     

生物质炭对设施大棚土壤改良和小白菜产量品质的影响

常年连作温室大棚存在土壤酸化、重金属积累等土壤问题,严重制约了农业可持续发展和农产品安全生产,亟需对存在土壤退化问题的温室大棚土壤进行治理。通过田间小区试验研究了施用玉米秸秆生物质炭对土壤的影响,以及对小白菜产量和品质的影响。结果表明,与对照相比,施用生物质炭土壤pH值提高了0.47～0.86,有机质含量提高了32.0%～65.6%,全氮含量提高了8.4%～19.3%,有效磷含量增加了38.9%～42.3%,有效态Cd含量降低了32.8%～47.7%。施用30 t·hm^-2生物质炭时,小白菜产量增加了18.8%,可溶性糖含量增加了27.8%。施用15和30 t·hm^-2生物质炭时,小白菜中硝酸盐含量分别降低了37.7%和44.7%,Cd含量分别降低了22.8%和60.5%。可见,高用量生物质炭能更有效地降低土壤有效态Cd含量和小白菜中Cd的含量。施用30 t·hm^-2生物质炭能更好地改良大棚土壤、提高小白菜产量和品质。     

碱性肥料和生物质炭对土壤镉的钝化效果

采用室内土壤培养试验方法,以碱性肥料(钙镁磷肥、 硅钙钾镁肥)和生物质炭(竹炭、 木炭)为改良剂,按1％(质量分数)用量施加入Cd污染农田土壤,在不同培养时间(0、30、60、90、120 d)分别取样,测定土壤pH值、有机质含量、Cd有效性及其形态,研究不同改良剂对土壤Cd的钝化效果和机理.结果显示,施加硅钙钾镁肥和...     

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。     

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。     

作物分蘖影响因素研究进展

分蘖作为禾本科作物的重要农艺性状,是评估作物生产潜力的关键指标,并对作物高产目标的实现有重要意义。本文从植物激素、遗传基因及外界环境因素3个方面阐述了作物分蘖发生的主要影响因素,以期为作物分蘖研究提供一定的理论参考。     

生物质炭对氮转化过程及其功能微生物影响研究进展

生物质炭孔隙发达,比表面积大,稳定性高,吸附性能强,表面微量元素及官能团丰富,对污水处理及土壤氮转化过程及功能微生物的演变起着重要作用.本文在分析氮循环途径的基础上,从废水、土壤2个主要环境探讨了生物质炭对氮转化过程及效率的影响,综述了生物质炭添加对环境中氮转化微生物群落结构及其功能基因影响的最新研究进展,认为生物质炭...     

生物炭调控农业废弃物堆肥过程的研究进展

生物炭以其富碳多孔的功能性结构而被应用于农业生态环境。总结生物炭的酸碱性、比表面积和孔隙体积、灰分含量和阳离子交换量等主要性质,为其在农业领域的应用提供研究基础。基于此,从生物炭调控堆肥过程、促进物料中有机质的降解及腐熟、减少堆肥过程中的碳损失和氮损失、降低堆肥中重金属的生物有效性以及提高堆肥肥效等6个方面综述了生物炭改善农业废弃物堆肥过程的研究进展,为生物炭在农业废弃物堆肥中的应用提供思路和参考,并对其在堆肥系统中的应用进行了展望。     

金属元素改性生物质炭应用于磷酸盐吸附的研究进展

磷含量过高是造成农业面源污染以及水体富营养化的主要原因,因此如何科学合理地控制农业径流以及河流湖泊中的磷酸盐浓度,对农业面源污染及水体富营养化防控具有重要意义。在众多磷酸盐固持方法中,生物质炭吸附法得到相关研究领域的广泛关注。未经改性的生物质炭对磷酸盐的吸附效率不佳,而通过金属元素改性能够显著提高该材料的磷酸盐吸附性能。本综述着重介绍不同金属元素(镁、钙、铁、镧及双金属)改性生物质炭应用于磷酸盐吸附领域中的主要制备方法和研究思路,并总结出该类材料在磷酸盐吸附过程中的主要影响因素,旨在为农业面源污染及水体富营养化防控提供科学依据和理论支撑。     

倍性育种在作物中的研究进展

随着人口的急剧增加,作物需求也随之增加,因此,选择合适的育种方法尤为重要。本文总结了作物中倍性育种的研究进展,包括多倍体育种的主要过程,单倍体育种和倍性鉴定的主要方法,并讨论了两种育种方法的优缺点,以帮助研究人员选择适合的方法进行育种。     

果园废弃物生物质炭在果园中应用效果的研究进展

处理果园废弃物是果园生产中的重要环节,传统方式主要有填埋、饲料、焚化、堆肥、厌氧消化、酶利用等。果园废弃物生物质炭是以果园生产中的废弃物为原料,通过热解技术转化后获得生物质炭。将生物质炭返还于果园,这样不仅改良了果园土壤,还保障和提高了果实产量和品质。果园废弃物在果园中的合理应用对果园生产效率和生态环境具有重要的稳定作用,开展果园废弃物生物质炭的研究对其在果园中的合理应用和演变机质具有重要的科学意义和应用价值。目前,果园废弃物生物质炭的研究集中于不同类别果园废弃物生物质炭的制备原理和性质,改良土壤的效果以及有机肥配施对果园生产的影响。未来应重点关注：(1)进一步分类果园废弃物,制备更多满足差异化需求的生物质炭;(2)比较不同类别果园废弃物生物质炭施用的生产效益;(3)制备果园专用生物质炭基有机肥;(4)探讨果园废弃物生物质炭对果园生态环境的影响。图1表2参94     

葫芦科园艺作物卷须发生的研究进展

葫芦科Cucurbitaceae植物多为1年生爬藤植物,是农业生产的重要植物科之一。卷须是葫芦科植物关键形态学标记。本研究总结分析了葫芦科植物关于卷须方面的主要研究成果,并对未来的研究提出展望。目前,关于葫芦科园艺作物卷须的研究主要集中于:① 卷须的变态来源;② 调控卷须发生的关键基因;③ 卷须组织中特异或高量表达基因;④ 内源激素调控卷须发育;⑤ 外界环境对卷须发生的影响。主要结论为:葫芦科园艺作物卷须被确定为侧分枝的变态器官,调控卷须发生的关键基因为TCP1。卷须组织特异或高量表达基因主要参与植物形态建成、趋向性、生长素极性运输、钙离子转运、谷氨酸代谢、木质素代谢等,而这些与卷须发生、发育、卷曲缠绕密切相关。激素(生长素、赤霉素)和外界环境(光、温、水分)均被报道可影响葫芦科园艺作物卷须发育,但具体分子机制均未知。未来葫芦科园艺作物卷须的研究应集中于关键基因TCP1的上下游基因网络解析,完善激素和外界环境对卷须的调控作用。结合日趋成熟的基因编辑技术,探究葫芦科园艺作物卷须的分子调控网络以及开展无卷须育种设计。图2参32     

植物化感抑藻作用的研究进展

水体富营养及其引起的藻华是目前世界各国所面临的重要环境问题,通过植物的化感作用来抑制藻类生长,控制水华爆发具有专一、高效的特点,因此近年来备受关注.综述了国内外化感抑藻作用的研究进展,对植物体内常见的化感抑藻物质进行总结,分析了抑藻物质对藻类的影响,并提出了目前植物化感抑藻作用研究中存在的主要问题.     

污泥与秸秆共热解制备生物炭研究进展

热解是实现农业废弃物资源清洁、高效利用的重要技术。将污泥与秸秆混合共热解是生物质资源利用的重要方法,两者混合热解制备生物炭不仅能同时处理2种数量庞大的农业废弃物,还能有效解决能源短缺和环境污染带来的问题。本文综述了污泥与秸秆共热解制备生物炭的研究进展,介绍了共热解产物污泥-秸秆炭对土壤的改良作用和吸附炭的利用,以及热解温度、混合比例、停留时间、升温速率、催化剂添加等热解工艺对污泥-秸秆炭的影响,并对污泥与秸秆共热解技术的发展前景进行了展望。