生物炭在土壤重金属修复中的应用

在过去的几十年中,重金属污染由于其毒性和不可生物降解的特性对环境和人类造成了严重威胁。近年来,人们对重金属的去除进行了广泛的研究,并成功地开发了各种吸附材料。其中,生物炭因其具有多种生物质来源、丰富的微孔通道和表面官能团以及低成本而成为一种很有前景的选择。生物炭主要由农业废弃物、林业废弃物和生物固体制成。然而,原始生物炭的吸附容量低,不可再生,因此限制了其应用。通过添加改性材料与生物质共热解制备的生物炭,在克服原始生物炭的局限性和实现优良的重金属吸附和固定性能方面具有潜在的应用潜力。为此,综述了生物炭在土壤环境中去除各种重金属的研究和应用进展。为了阐明这个问题,重点关注了以下2个方面：(1)原料如何影响生物炭的特性,(2)生物炭对土壤中重金属的影响。并对生物炭在土壤重金属修复方面的应用进行了展望,目的是为了开发环保并且低成本的生物炭材料。     

杉木人工林土壤施用生物炭对细菌群落结构及多样性的影响

【目的】采集杉木人工林土壤,通过室内土壤培养实验,研究添加不同制备原料和制备温度的生物炭对土壤细菌群落结构及多样性的影响,为改善南方酸性红壤及合理应用生物炭提供科学依据。【方法】原土添加3%的300℃杉叶炭(BL300)、600℃杉叶炭(BL600)、300℃木屑炭(BW300)及600℃木屑炭(BW600),与对照土壤进行对比,进行培养实验80天,运用高通量测序技术对PCR所扩增16SrDNA序列的V3+V4区域进行测定。【结果】OTU韦恩图分析表明,添加BL300的土壤细菌较对照丰度提高,其他生物炭处理丰度减小;通过PCoA分析和Beta多样性分析及UPGMA聚类分析得出,添加杉叶炭后土壤细菌群落结构及多样性与对照土壤的差异显著,其中BL600与对照差异最大,添加木屑炭结果与对照较相似;添加生物炭对不同物种水平上的土壤细菌结构和功能产生一定影响,其中杉叶炭处理影响十分显著,使土壤优势菌丰度变化较大,木屑炭处理对优势菌的影响相对较小。【结论】添加BL300生物炭提高了土壤细菌的丰度,而添加其他生物炭降低了细菌丰度;不同制备原料和温度对生物炭存在影响,由于木屑炭可利用氮素不足,杉叶生物炭对土壤细菌结构和多样性的影响比木屑生物炭更显著,高温炭灰分含量较多,因此对细菌多样性的影响大于低温炭;不同的土壤细菌种群生活习性与功能不同,对生物炭组分利用程度也不同,添加生物炭能够改变土壤中优势种群的相对丰度和土壤细菌群落的整体功能。     

生物炭对酸性土壤改良研究进展

在现今酸性土壤改良过程中,生物炭的众多特性使得其拥有良好的前景。文章以近年来的研究成果为事实依据,通过举例说明、对比说明等方法,从生物炭对酸性土壤的PH、养分、结构以及持水能力等方面的改良途径及原理进行阐述及探讨。最后总结生物炭目前存在的争议以及对生物炭未来发展方向,进行了进一步的展望。     

太阳光对生物炭性能的影响:增强表面活性

生物炭是缓解环境和农业问题的重要生物质材料。室外环境（包括太阳辐射）对生物炭化学结构具有较大影响,从而影响到生物炭户外应用功能。本文通过对生物炭加速光老化,研究光辐射对其物理化学性能的动态影响。研究发现,光辐射400 h后,生物炭物理化学性能发生了明显的变化,生物炭C、N含量呈现下降趋势,而O含量呈现上升趋势;生物炭O/C比值（元素分析）、C₄和O₂含量平均增长了17.04%、13.88%和86.63%。上述结果表明在光老化过程中生物炭经历了一系列的光氧化过程,含氧官能团增加有利于改良生物炭表面活性,从而提高生物炭在土壤改良、污染物降解处理和污水吸附处理等方面的能力。     

生物炭对白桦种子出苗率与幼苗生长的影响

林火导致大量炭化植物残体(生物炭)输入到土壤中,改变了土壤理化性质与养分循环,进而影响火后群落更新和演替。白桦作为大兴安岭地区火后演替更新的先锋乔木树种,其群落动态对土壤中生物炭的响应对北方针叶林演替进程具有重要意义。通过设置室内盆栽实验,研究不同类型(落叶松叶炭、落叶松干炭、苔藓炭)生物炭对土壤含水量和pH值以及白桦种子存活、幼苗生长的影响。结果表明,生物炭对白桦种子出苗有抑制作用,其中落叶松叶炭抑制作用最大,苔藓炭抑制作用最小;生物炭对白桦幼苗生长有促进作用,显著地增加了植物高度,其中以苔藓炭作用最为显著。此外,生物炭添加提高了土壤最大持水量,降低了水分散失速度,进而改变了白桦种子出苗率和幼苗高度。     

稀酸稀碱洗脱处理对生物炭结构及吸附四环素性能的影响

生物炭制备过程中部分无机灰分以及热解副产物会附着在生物炭的表面,这些被附着的灰分及热解副产物会随生物炭一起进入环境中,由于其性质较活跃,在环境中易发生变化,会在一定程度上影响生物炭的结构及其对污染物的吸附行为.以稀酸、稀碱两种溶液作为洗脱剂,对纤维板生物炭进行洗脱处理以去除灰分及热解副产物.通过对比洗脱前后生物炭的元素...     

生物炭对土壤微生物影响研究进展

近年来,生物炭作为土壤改良剂在国际上引起广泛关注。生物炭施入土壤后可以通过改变土壤的理化性质,直接或间接的影响土壤微生物的生存环境,为微生物提供良好的生长、繁殖空间,从而影响了微生物的丰度、活性以及群落组成,最终提高了作物产量。文章主要针对生物炭对土壤微生物影响的结果,以及不同种类的生物炭对土壤微生物影响的差异进行阐述,并着眼于当前该领域研究上存在的不足及对未来研究的方向进行了展望。     

生物炭对土壤微生物影响的研究

近年来,生物炭作为一种土壤改良剂引起了国内外学者的密切关注。生物炭施入土壤后能够通过改变土壤物理、化学性质等,直接或间接改善土壤微生物的生活环境,为微生物提供良好的生长和繁殖空间,从而影响土壤中的微生物活性,群落的结构以及功能的多样性,最终提高作物的产量和质量。但是,目前有关生物炭是如何对土壤微生物产生影响的综述性报道并不多见,有鉴于此,文章综述了近年来国内外应用生物炭对土壤微生物丰度,生物活性和群落的影响机制,并探究其中的原因。最后,着眼于当前该领域研究的薄弱之处,对今后研究的重点和方向进行展望,供相关研究者参考。     

浅析生物炭对土壤碳循环的影响

土壤碳是陆地碳库的重要组成部分,土壤碳循环过程中的细微变化都将影响大气中温室气体的排放。近年来,生物炭在土壤固碳减排方面的作用受到了广泛的关注。生物炭含碳量高、稳定性强、孔隙度高等特性使得其对土壤固碳、有机质矿化及温室气体排放等方面均能造成影响。文章主要针对生物炭对土壤碳循环影响的结果,以及不同种类的生物炭对土壤碳循环影响的差异进行分析,并对当前该领域研究上存在的争议及对未来研究的方向进行了展望。     

酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响

为了研究酸洗处理对生物炭性质的影响及其对生物油浆体系中生物炭吸附生物油的影响,笔者采用HCl酸洗处理,分别制备了对松木原料酸洗和对热解炭化料酸洗的生物炭,同时在相同的热解条件下制备了仅水洗处理的生物炭作为实验对照。采用傅里叶红外光谱、比表面积及孔径分析、X射线衍射、拉曼光谱等手段对上述3种生物炭进行表征,并利用3种生物炭吸附生物油,利用气相色谱-质谱联用分析被不同生物炭样品吸附的生物油的成分差别。实验结果表明,松木原料酸洗对热解炭的性质影响更大,炭表面的C=O和C—O含量增加,比表面积也更大,而晶体结构和石墨化程度变化不大。3种生物炭均对生物油有较好的吸附性能,对糖类、酚类、酸类、酮类、醛类都有较强的吸附力。由于酸洗预处理松木原料的生物炭具有较高含量的C=O和C—O、较大的比表面积,对生物油有更高的吸附能力,也对生物油中酸类、酮类的吸附选择性更好。生物炭能够通过氢键和静电作用吸附易促进结焦的酸类、酮类,通过π-π相互作用吸附易结焦的酚类,有利于抑制生物油浆的结焦,推动生物油浆的广泛应用。     

南亚热带海岸沙地不同林分土壤微生物功能多样性及影响因素

以福建省东山县海岸沙地4种人工林分(木麻黄Casuarina equisetifolia、卷荚相思Acacia crassicarpa、湿地松Pinus elliottii、尾巨桉Eucalyptus grandis×E. urophylla及天然次生林Secondary Forest)为研究对象,采用Biolog-eco微平板法研究了南亚热带海岸沙地表层(0～10 cm)土壤微生物碳源代谢活性及多样性特征,分析了不同树种土壤微生物功能多样性、土壤理化性质影响的差异及相关性。结表果明:1)不同林分对土理化性质的影响存在显著差异(P <0.05),与人工林分相比,天然次生林土壤有效磷、全碳、速效钾含量及阳离子交换量均较高,而4种人工林分之间差异不明显;2)主成分分析(PCA)表明,与人工林分相比,天然次生林有较独特的碳源利用方式和较高的活性;碳水化合物类、氨基酸类、胺类是滨海沙土微生物利用的主要碳源;3)土壤微生物功能指数与土壤pH、有效磷、有机碳含量显著正相关,较低的有机碳、有效磷含量可能是限制滨海沙土微生物功能发挥的关键制约因素。4)在防护林更新改造过程中可通过套种乡土阔叶树种、增施磷肥等措施,调节土壤pH值,提高土壤有机碳及有效磷含量,增强土壤微生物活性,从而促进沙土质量的持续改良。     

桉树择伐后套种3种阔叶树的生长及土壤理化性状效应分析

为探讨桉树择伐后套种阔叶树的可行性和适生性,摸索适宜的桉树套种混交模式,对闽南山地桉树人工林择伐后分别套种米老排、卷荚相思、灰木莲所形成的复层异龄混交林分的生长量及土壤理化性状进行调查分析。结果表明:1)桉树择伐后,采用3桉∶3阔的行带状方式套种米老排、卷荚相思、灰木莲的不同混交林中,3个阔叶树种的保存率均较高且生长良好,均可达到速丰林的年均生长量标准;桉树—米老排、桉树—卷荚相思、桉树—灰木莲混交均可以有效促进桉树的生长,并在一定程度上改善土壤理化性状。2)套种后混交林中的桉树树高、胸径、材积分别比纯林提高3.35%～11.24%、4.05%～12.32%和11.85%～40.59%。3)米老排、卷荚相思和灰木莲与桉树的套种方式可作为桉树纯林择伐后套种混交的推荐模式。     

浅析生物炭修复土壤重金属污染研究进展

近年来,随着城市化进程加快和工业的迅速发展,导致工业排放废弃物数量增加并且使得土壤污染加剧,其中最为严重的是重金属污染,不仅不利于经济发展而且危害到了人们的健康。生物炭作为一种新型绿色修复剂引起广泛关注,生物炭是缺氧或限氧条件下加热生物质制得的高度芳香化富含碳的固态物质。许多学者对利用生物炭改良环境污染土壤进行了各种研究。文章主要针对生物质炭修复重金属污染土壤的污染效果和治理机制进行讨论分析,最后,从当前研究中存在的不足以及对今后的研究重点和方向进行了展望。     

武夷桦林不同坡位土壤有机碳剖面分布特征

对福建省三明市罗卜岩自然保护区不同坡位武夷桦林土壤有机碳变化特征及土壤物理性质进行研究。结果发现:坡位对武夷桦林表层土壤容重的影响达到显著水平;而对深层土壤未达到显著水平。坡位对表层土壤有机碳和全氮含量无显著影响,但显著影响深层土壤有机碳和全氮含量。武夷桦林不同坡位土壤容重均表现为随土层深度的增加而增加,而土壤有机质、全氮含量、C∶N随土层深度的增加而减少。土壤有机碳和全氮含量与容重表现出显著的负相关,表明容重的增加不利于土壤养分含量的累积;而土壤有机碳和全氮含量与毛管孔隙度呈现出显著的正相关。     

湿地松林分土壤变化研究

通过对福建省平和天马国有林场湿地松不同林龄的林分土壤进行理化测定分析，结果表明：湿地松林分可以提高土壤的养分，改良土壤的质地，起营养改良地力的作用，克服了其他针叶树连栽造成地力衰退的弊端，保证了山地资源的永续利用。     

合理利用土壤资源,促进南平市林业持续发展

通过阐述土壤与林业的关系,结合福建省南平市林业生产的实际,对该地区当前在林业发展中存在的问题,进行了较为详细的论证与讨论,提出了有关加强南平市林业持续发展和合理利用土壤资源的具体意见。     

福建水土保持型竹种选择

福建省山地多,土层薄,极易造成水土流失现象。营造水土保持林是治理水土流失的主要生物措施。福建是我国竹类植物的主要产区,许多竹种具有很强的水土保持性能。本文在已有研究成果的基础上,选出了适应福建省自然条件、水土保持性能好且具有一定经济价值的竹类植物种;认为霞山坭竹、车筒竹、黄纹竹、硬头黄竹、四季竹和花吊丝竹6个竹种在福建水土流失治理中可优先选择利用。     

海檬果在沿海木麻黄防护林更新改造中的应用

通过在惠安赤湖国有防护林场木麻黄基干林带下套种海檬果(以套种潺槁进行对比)及海岸后侧进行木麻黄与海檬果带状混交造林(以木麻黄纯林为对照)试验,结果表明:木麻黄基干林带下海檬果的生长量随林带郁闭度的增大而降低,海檬果的生长量大于潺槁,林带套种海檬果后防风效果比套种潺槁的要好;木麻黄与海檬果带状混交后对木麻黄的生长有促进作用,而且提高了防风效能和改善了土壤肥力。     

基于SPOT-5影像的马尾松毛虫虫害遥感监测研究

马尾松毛虫是马尾松林的主要害虫,危害很大,实施有效监测是对其进行防治的关键。以福建沙县为研究区,以SPOT-5遥感影像为数据源,基于短波红外波段、红光波段和近红外波段等构造归一化植被指数等光谱特性指数,基于灰度共生矩阵法提取均值等影像纹理特征,引入坡度、坡向等地形及林木因子构建马尾松毛虫虫害遥感监测指标,通过岭回归分析建立虫情级数估测模型进而反演,进行虫害监测信息提取,并与单纯基于光谱特性指数指标的虫害信息提取方法进行比较。结果表明:1)综合考虑影像的光谱特性、纹理特征与地形及林木因子影响进行虫害监测,显著增强了虫害的光谱响应能力,相比于单纯基于光谱特性的虫害监测信息提取,其总精度提高了14.28%;2)这些为林业生产实践提供技术支撑与理论借鉴,同时也在一定程度上推动遥感监测森林病虫害的理论认识与信息提取方法。