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.     

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。     

生物炭对杉木人工林土壤碳氮矿化的影响

为探讨杉木生物炭输入到土壤中后对土壤碳、氮矿化的影响和机制,通过室内培养实验,研究了单独施用生物炭、凋落物及其配合施用下土壤碳、氮矿化的特征以及可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量的变化。结果表明,生物炭单独施用或与凋落物同时添加到土壤中,均增加了土壤有机碳含量且抑制了土壤有机碳和/或凋落物的矿化。生物炭对DOC的吸附效应导致土壤可利用态碳显著降低,且单独添加生物炭后,土壤微生物生物量碳含量在培养初期显著降低,故这种吸附效应可能是生物炭抑制土壤有机碳矿化的重要原因之一。生物炭单独添加到土壤中在培养结束后(90 d)并未改变土壤氮的矿化量,但在培养过程中,却降低了土壤氮的矿化;然而,无论是否存在生物炭,添加凋落物均显著降低了土壤氮的矿化并增加了微生物生物量氮。这说明,无凋落物存在的情况下,生物炭的固氮效应呈现出短期效应。     

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。     

生物炭对杉木人工林土壤氮素的影响

为探讨不同类型生物炭对杉木人工林土壤氮素形态的影响,以福建省三明市莘口教学林场不同发育阶段杉木人工林为研究对象,选择2种不同类型生物炭(竹炭和木炭),研究其对杉木人工林土壤不同形态氮素的影响。结果表明:2种生物炭对土壤全氮含量影响较小且主要集中于表层,施炭处理1 a后,土壤水解氮含量均有显著提高,但从第2年开始水解氮含量逐渐下降,在第3年水解氮含量与对照无显著差异;2种生物炭对土壤无机态氮含量影响差异较小,竹炭处理的土壤无机氮含量有所增加,而木炭处理的则多为下降。施炭处理分别与发育阶段、土壤层次对土壤水解氮含量有明显的交互影响。生物炭对杉木不同发育阶段影响为:幼龄林>中龄林>老龄林。竹炭对土壤改良作用优于木炭。     

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...     

甘肃省主要农业区土壤对磷的吸附与解吸特性

实测的等温吸附曲线与常用的Freundlich、Langmuir及Temkin的吸附模式均很吻合,全部相关系数均达极显着水平。由吸附曲线得到的土壤对磷的吸附特性值(k·x_m)差异较大,东部地区较西部高,覆盖黑垆土>黄绵土>黑麻土>灌漠土。影响土壤吸磷的因素主要是土壤有机质含量和阳离子代换量(CEC),有机质含量越高,土壤对磷的吸附结合能越小,而吸磷量增加;土壤吸附磷的解吸曲线不同层次与土壤吸附磷的结合方式不同有关。水溶性磷加入土壤后,首先形成二钙磷,其次是Al-P,再次是八钙磷,并逐渐形成更难溶的磷酸盐形式。     

茶渣生物炭对茶园酸性土壤氮吸附—解吸特征及土壤酸性改良的影响

为了探究添加茶渣生物炭对酸性茶园土壤氮吸附—解吸特性的影响,通过开展室内茶园土壤培养试验及等温吸附和解吸试验,分析不同热解温度（400 ℃、500 ℃、600 ℃）及不同添加配比（0.25%,0.5%,1.0%和2.0%）茶渣生物炭对酸性茶园土壤的理化性质及氮素吸附解吸特性的改良效果。结果表明,随着茶渣生物炭添加量增加,土壤pH、总有机碳、盐基饱和度、阳离子交换量、交换性钙和交换性镁含量显著增加;随着茶渣生物炭热解温度升高,土壤pH、总有机碳含量和盐基离子含量逐渐增加。茶渣生物炭对土壤铵态氮有明显的吸附作用,通过Langmuir方程可以对其吸附等温线进行较好的拟合（R2=0.968~0.987）;随着吸附溶液中铵态氮浓度的增加,土壤对铵态氮的吸附量增加,吸附常数下降;土壤铵态氮的吸附分配系数（Kd）随着茶渣生物炭添加量增加逐渐升高,随着生物炭热解温度升高逐渐降低。土壤对铵态氮的解吸量在不同生物炭添加量处理中变化趋势为0.25%>1%>0.5%>2%;随着生物炭热解温度升高,土壤对铵态氮解吸量均升高;土壤对铵态氮吸附能力与土壤pH、总有机碳、交换性钾、交换性钙、盐基饱和度呈显著正相关（P<0.05）,解吸能力则相反。研究表明,实际应用中应根据土壤改良的目的,优选茶渣生物炭添加配比及制备温度以达到最佳效果,对土壤保肥及提高土壤养分的利用率具有重要意义。     

水曲柳人工林与天然林间土壤磷吸附解吸特性差异

以东北林业大学森林培育实验站水曲柳天然林采伐后营造33 a的长白落叶松-水曲柳混交林、红皮云杉-水曲柳混交林、红松-水曲柳混交林和水曲柳纯林为研究对象,以原有天然林为对照,测定林下土壤的磷吸附和解吸量,绘制等温吸附解吸曲线,并利用Langmuir吸附方程进行拟合,分析比较水曲柳人工林与天然林间土壤磷最大吸附量(Q_m)、吸附强度(K)、最大缓冲容量(M_B,C)、零点吸持平衡质量浓度(E_P,C0),吸附饱和度(D_P,S)、平均解吸率(D_r)、易解吸磷(R_D,P)及解吸滞后系数(H_I)的异同。结果表明:Langmuir吸附方程能够很好的拟合土壤磷吸附值(R²=0.81~0.98)。与天然林相比,水曲柳人工林土壤磷最大吸附量增加71.7%~285.8%,最大缓冲容量增加76.8%~183.4%,土壤零点吸持平衡质量浓度降低57.0%~90.1%,土壤吸附饱和度降低60.2%~90.1%。水曲柳人工林土壤平均解吸率下降10.9%~40.9%,土壤易解吸磷下降22.1%~75.2%,土壤滞后系数增加32.5%~50.8%。天然林采伐培育水曲柳人工林后增加了土壤对磷的吸附能力,降低了土壤对磷的解吸能力,培育的4种水曲柳人工林中,水曲柳纯林能够更快的恢复土壤供磷能力,对红皮云杉-水曲柳混交林和红松-水曲柳混交林应及时合理施用磷肥,恢复其土壤的供磷能力。     

河南省杉木林碳储量成熟问题研究

应用国际上森林碳汇项目中普遍采用的碳计算方法,对河南省南部不同立地条件下的杉木林碳储量成熟问题进行研究,分析不同立地条件对碳储量成熟的影响,结果表明：立地条件越好,成熟龄越早,达到成熟龄时的年平均碳储量也越高;碳储量成熟年龄的确定对选择树种和确定有关森林碳储量项目的期限具有重要意义。     

杉木人工林平均树高遥感反演模型研究

以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木人工林为研究对象,以高分辨率SPOT5影像及1∶10 000地形图为数据源,提取海拔、坡度、坡向、郁闭度,B1(反射率)、B2(反射率)、B3(反射率)、B4(反射率),B1/B4、B2/B4、B3/B1,EVI、NDVI、RVI等14个因子,运用主成分分析法以及岭迹估计法剔除与平均树高相关性小的变量因子,确定影响平均树高估测的主要因子为:B2(反射率)、B4(反射率)、坡向、郁闭度、NDVI。基于最小二乘法建立遥感反演关系模型,用实地调查数据进行模型检验,平均树高估测回归模型的相关系数、决定系数、调整相关系数以及标准估计的误差分别为0.891 0、0.793 0、0.774 0、0.842 2,树高估测模型达到较好的拟合效果,得到杉木人工林的平均树高模型。     

不同抚育方式对杉木幼林生长的影响

[目的]为杉木人工林的经营管理提供指导。[方法]对3种不同抚育方式(全面铲草、铲草+化学除草、割草+施肥)下杉木幼林的生长量及抚育成本进行比较,确定其最佳抚育方式。[结果]3种抚育方式下,杉木幼林的平均树高分别为3.8、5.0、4.2m,平均胸径分别为5.0、6.4、5.3cm;铲草+化学除草抚育方式杉木幼林的单株材积最高,达0.00970m3,分别为全面铲草和割草+施肥抚育方式杉木幼林单株材积的2.29和1.66倍;割草+施肥抚育方式投资最高(4900元/hm2),其次为全面铲草抚育方式(3600元/hm2),铲草+化学除草抚育方式投资最少(2250元/hm2)。[结论]南方林区杉木幼林的最佳抚育方式为人工除草+化学除草。     

四川盆地丘陵区农田土壤对磷的吸附与解吸特征

研究了四川盆地丘陵区典型水田和旱地土壤对磷的吸附与解吸特征,并讨论了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系。结果表明,不同pH的农田土壤对磷的吸附和解吸均存在显著差异,土壤对磷的吸持能力表现为中性土壤>酸性土壤>石灰性土壤,中性有利于土壤吸附磷;水稻土对磷的最大吸附容量(Qm)和最大缓冲容量(MBC)高于紫色土,而临界平衡磷浓度(EPC0)和解吸率(b)低于紫色土。农田土壤对磷的吸附与解吸参数还受土壤理化性质的影响,Qm和MBC与有机质含量、无定形铁(Fe-ox)含量呈极显著正相关(P<0.01,n=6);吸附常数(K)与有机磷含量呈显著负相关(P<0.05,n=6);EPC0与土壤pH、CaCO3含量呈显著负相关,与有机磷含量呈显著正相关(P<0.05,n=6);b与Fe-ox含量呈显著负相关(P<0.05,n=6)。     

杉木纯林采伐迹地人工林生长状况调查

用不同阔叶树与杉木人工混交造林,幼林期各林分杉木生长差异不明显,而阔叶树生长差异较大.11年生时蓄积生长存在极显著差异,表现为:杉木南酸枣混交>杉木拟赤杨混交>杉木纯林>杉木木荷混交>杉木火力楠混交.杉木纯林处于中等.     

铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征

利用农作物残体小麦秸秆为原料制备生物炭,并用氯化铁溶液改性,考察了改性后生物炭元素组成和表面官能团的变化、改性和吸附后生物炭中磷形态变化特征以及溶液初始pH的影响,分析了铁改性生物炭对磷的吸附机理。结果表明,生物炭经氯化铁溶液改性后C的质量分数大幅下降,O和Fe的质量分数大幅上升;表面的羧基含量增加,碱性官能团含量显著降低。铁改性使生物炭对磷的吸附平衡时间由改性前的60 min增至120 min;铁改性后,生物炭的理论最大吸附量为10.1 mg·g-1,是改性前的19.4倍。改性前生物炭对磷的吸附主要是物理吸附,表现为交换态磷含量大幅增加,占吸附总量的82.1%;而铁改性生物炭主要是化学吸附,表现为铁结合态磷的增幅最大,占吸附总量的66.7%,交换态磷仅占26.6%。随溶液初始pH的增加,铁改性生物炭对磷的去除率先增加后下降,pH=7时去除率最高,去除率随pH的变化与交换态磷含量密切相关;随着pH升高,铁结合态磷有向闭蓄态磷转化的趋势。     

目标树经营模式对杉木人工林生长及土壤肥力的短期影响

为探讨目标树经营对杉木人工林生长及土壤肥力的影响,以14年生杉木中龄林为对象,设计目标树经营（TM）、目标树施肥经营（TF）、传统经营对照（CK）3种经营模式,开展目标树经营对杉木生长和土壤肥力影响研究。结果表明,与对照相比,TM、TF经营模式一定程度上促进了杉木树高、胸径、单株材积年均增量,其中,杉木单株材积年均增量分别显著增加0.030 6、0.031 6 m³。目标树经营模式显著影响0~10 cm土层肥力指标,均呈现出TF>TM>CK。其中,TM模式下的土壤水解性N、有效P、速效K分别比对照增加7.1%、9.2%、24.9%,而TF模式下分别增加15.2%、9.5%、30.7%。同时土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性增强。综上所述,目标树经营模式能够改善杉木人工林的土壤肥力,提高杉木的生长质量,为杉木人工林可持续经营提供了理论依据。     

玉米秸秆生物炭对暗棕壤性质和氮磷吸附特性的影响

玉米秸秆生物炭在增加土壤肥力、促进作物生长特别是在控制氮磷面源污染方面具有重要作用。以玉米秸秆为生物质材料,在450℃碳化温度下制备了玉米秸秆生物炭,并将玉米秸秆生物炭以不同比例与暗棕壤混合,玉米秸秆生物炭所占质量比分别为0,0.5%,1%,2%,培养30 d后进行土壤基本理化性质测定和对氮磷的模拟吸附试验。结果表明:添加玉米秸秆生物炭能够加深暗棕壤颜色,提高暗棕壤有机质、全氮、全磷以及有效氮、速效磷的含量。可用Lagergren准一级动力学方程拟合添加玉米秸秆生物炭暗棕壤对氮磷的吸附动力学过程;可用Langmuir方程拟合添加玉米秸秆生物炭暗棕壤对氮磷的吸附热力学过程。随着玉米秸秆生物炭添加量的增加,暗棕壤对氮磷的吸附速率常数增大,对氮磷的饱和吸附量增加,对氮磷的固定能力增强。     

杉木人工林直径分布模型

应用威布尔分布函数描述杉木人工林直径结构规律,采用参数回收技术建立直径分布模型 该模型主要由林分因子、单木二元材积方程和材种出材率等子模型组成 应用该模型,只要输入现实林分年龄、地位级指数、每公顷断面积和株数,就能输出未来林分蓄积量、出材量及平均胸径、平均高、株数等因子 并探讨了该模型在用材林林木资产评估、经济成熟龄确定中的具体应用