不同原料生物炭理化性质的对比分析

为研究不同原料生物炭理化性质的差异,以苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭、污泥生物炭和褐煤生物炭6种生物炭为测试材料,利用傅里叶红外光谱仪和Boehm滴定法对生物炭表面官能团进行定性和定量分析,用电子扫描显微镜观察生物炭表面形貌,并测定生物炭的pH值、有机碳含量和阳离子交换量等基本理化性质。结果表明,除污泥生物炭呈弱酸性外(pH=6.76),其他生物炭均呈碱性(pH=8.49~9.96)。苜蓿秸秆生物炭有机碳含量最高(588.43 g·kg~(-1)),污泥生物炭最低(168.17 g·kg~(-1))。阳离子交换量大小排序为,苜蓿秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭葡萄藤生物炭小麦秸秆生物炭污泥生物炭褐煤生物炭。FTIR图谱表征显示,生物炭表面存在芳香烃类和含氧基团,生物炭的结构以芳环骨架为主。苜蓿生物炭表面官能团总数最多,污泥生物炭最少。扫描电镜(SEM)结果表明,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭表面有明显孔隙结构,褐煤生物炭和污泥生物炭表面并无明显的孔隙结构。综上,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭适用农田土壤改良与培肥,褐煤生物炭和污泥生物炭可尝试用于污染土壤的修复,同时污泥生物炭可用于盐碱土的改良。     

不同秸秆混合生物炭对盐碱土壤养分及酶活性的影响

研究不同秸秆混合生物炭对盐碱土壤养分含量和酶活性的影响差异,为盐碱土壤改良和资源的合理利用提供理论参考。以玉米秸秆、玉米芯、芦苇分别和剩余活性污泥混合在450℃裂解得到的混合生物炭为添加材料,以内蒙古盐碱土壤为供试土壤,研究不同混合生物炭添加对盐碱土壤pH值、阳离子交换能力、养分含量及土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性的影响。结果表明:不同混合生物炭表面化学官能团种类一致,含量有差异;混合生物炭的添加能够小幅度降低土壤pH值;三种混合生物炭的加入大幅度提高了土壤阳离子交换能力,且随着混合生物炭添加量的增加而增强;混合生物炭的添加显著提高了盐碱土壤的养分含量,由玉米秸秆和污泥制备的混合生物炭主要增加总磷和速效磷含量,而添加芦苇和污泥制备的混合生物炭显著提高了土壤速效钾水平;添加混合生物炭对土壤蔗糖酶和脲酶活性有显著的促进作用,尤其是高添加量(25g/kg)对2种酶的促进作用显著高于低添加量(10g/kg,20g/kg);混合生物炭对土壤过氧化氢酶活性的影响表现为中、低添加量(20g/kg,10g/kg)的生物炭对过氧化氢酶的促进作用显著高于高添加量(25g/kg)。     

Interactions between biochar stability and soil organisms: review and research needs

The stability of biochar in soils is the cornerstone of the burgeoning worldwide interest in the potential of the pyrolysis/biochar platform for carbon (C) sequestration. While biochar is more recalcitrant in soil than the original organic feedstock, an increasing number of studies report greater C‐mineralization in soils amended with biochar than in unamended soils. Soil organisms are believed to play a central role in this process. In this review, the variety of interactions that occur between soil micro‐, meso‐ and macroorganisms and biochar stability are assessed. In addition, different factors reported to influence biochar stability, such as biochar physico‐chemical characteristics, soil type, soil organic carbon (SOC) content and agricultural management practices are evaluated. A meta‐analysis of data in the literature revealed that biochar‐C mineralization rates decreased with increasing pyrolysis temperature, biochar‐C content and time. Enhanced release of CO₂ after biochar addition to soil may result from (i) priming of native SOC pools, (ii) biodegradation of biochar components from direct or indirect stimulation of soil organisms by biochar or (iii) abiotic release of biochar‐C (from carbonates or chemi‐sorbed CO₂). Observed biphasic mineralization rates suggest rapid mineralization of labile biochar compounds by microorganisms, with stable aromatic components decomposed at a slower rate. Comparatively little information is available on the impact of soil fauna on biochar stability in soil, although they may decrease biochar particle size and enhance its dispersion in the soil. Elucidating the impacts of soil fauna directly and indirectly on biochar stability is a top research priority.     

Effects of pyrolysis temperature and feedstock type on biochar characteristics pertinent to soil carbon and soil health: A meta-analysis

Biochar amendment to soil is utilized globally as an approach to enhance carbon storage and to improve soil functioning. However, biochar characteristics and related improvements of soil functioning depend on biochar production conditions. Systematic evaluation of corresponding biochar characteristics is needed for more targeted and efficient biochar application strategies. Herein, we systematically review the effects of biochar pyrolysis temperature (175–950°C) and feedstock (corn stover, switchgrass and wood) on selected biochar characteristics (carbon content, H/C ratio, nitrogen content, pH, specific surface area, ash content and pore volume). These specific characteristics were selected as being pertinent to soil organic carbon sequestration and soil health improvement. Despite numerous studies on these topics, few have numerically quantified the effects of pyrolysis temperature. Our results show that high pyrolysis temperature (>500°C) increased carbon content and pore volume for wood biochar compared with low pyrolysis temperature (≤500°C). The high pyrolysis temperature decreased the H/C ratio and nitrogen content but increased pH, specific surface area and ash content regardless of feedstock. Compared with corn stover biochar and switchgrass biochar, wood biochar had higher carbon content and larger specific surface area but lower nitrogen and ash contents regardless of pyrolysis temperature. The higher biochar carbon content might be derived from higher lignin and cellulose contents of wood feedstock. Wood feedstock had 76%–109% more lignin and 27%–47% more cellulose than corn stover and switchgrass. Corn stover biochar had higher pH, and switchgrass biochar had larger pore volume than wood biochar. Our study indicates that the targeted production of biochar with specific characteristics can be facilitated by the selection of pyrolysis temperature and feedstock type. For amending soil with biochar, more operationally defined biochar production conditions and feedstock selection might be a way forward to wider acceptance and better predictability of biochar performance under field conditions.     

连续施用不同种类生物质炭对植烟土壤养分的影响

为了改良植烟土壤质量,探讨连续施用不同种类生物炭对植烟土壤养分含量的影响,通过3年大田定位试验研究了连续施用不同生物炭(CK：不添加生物质炭;T1：添加烟秆炭;T2：废弃烟叶炭;T3：玉米秸秆炭)下植烟土壤中的养分含量。结果表明：①连续施用不同种类生物质炭能够显著提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,但对全磷、全钾以及碱解氮的作用并不显著。②在2018年采收期,三种生物质炭处理分别提高有机质10.26%、9.12%和6.96%;提高全氮10.36%、18.29%和9.03%;提高速效磷6.96%、18.57%和9.82%;提高速效钾16.53%、33.84%和13.05%。③随着试验年限的延长,添加烟秆炭对土壤有机质含量提升效果最好,其次是废弃烟叶炭,玉米秸秆炭最次。废弃烟叶炭对提升土壤全氮、速效磷和速效钾含量效果最佳。综合分析来看,连续施用生物质炭能提高土壤养分含量,改良土壤肥力,以废弃烟叶炭效果最好,适宜大面积推广。     

不同生物质炭对棕壤中磷素吸附解吸的影响

为了减少土壤磷素流失,提高磷肥利用效率,探究不同生物炭对棕壤中磷素吸附解吸行为的影响规律,以水稻秸秆、玉米秸秆和花生壳为原材料,利用限氧升温炭化法制备生物炭,通过批量吸附实验研究了生物炭种类和生物炭添加量对棕壤磷吸附解吸的影响。结果表明：水稻秸秆生物炭在添加量为0.4%时显著提高棕壤对磷的吸附量,花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭则显著降低棕壤对磷的吸附量；等温吸附曲线表明,不同生物炭均未改变等温吸附曲线的变化趋势,均可用Langmuir方程和 Freundlich 方程进行描述(R²>0.93),其中 Langmuir 方程拟合效果更好,不同处理对磷的理论吸附量大小顺序为：水稻秸秆生物炭+棕壤>棕壤>花生壳生物炭+棕壤>玉米秸秆生物炭+棕壤；吸附动力学实验表明,不同生物炭均未改变磷吸附动力学曲线的变化趋势,在所有动力学模型中,准二级动力学模型最适合描述土壤对磷的吸附行为(R²>0.99),其次为准一级动力模型(R²>0.99)和Elovich动力学模型(R²>0.88)；三种生物炭均显著促进棕壤对磷的解吸,当生物炭添加量为≥0.2%时,水稻秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭和花生壳生物炭,分别可提高棕壤对磷的解析率50%、70%和90%以上。由此可见,不同生物炭可提高棕壤对磷素的供应和利用,水稻秸秆生物炭在减少棕壤磷素流失、保护生态环境方面具有更大的应用价值。     

生物炭对沙质土水分蒸发和导水率的影响

Biochar, as a kind of soil amendment, has important effects on soil water retention. In this research, 4 different kinds of biochars were used to investigate the influences of biochar addition on hydraulic properties and water evaporation in a sandy soil from Hebei Province, China. Biochar had strong absorption ability in the sandy soil. The ratio of water content in the biochar to that in the sandy soil was less than the corresponding ratio of porosity. Because of the different hydraulic properties between the sandy soil and the biochar, the saturated hydraulic conductivity of the sandy soil gradually decreased with the increasing biochar addition. The biochar with larger pore volume and average pore diameter had better water retention. More water was retained in the sandy soils when the biochar was added in a single layer, but not when the biochar was uniformly mixed with soil. Particle size of the added biochar had a significant influence on the hydraulic properties of the mixture of sand and biochar. Grinding the biochar into powder destroyed the pore structure, which simultaneously reduced the water absorption ability and hydraulic conductivity of the biochar. For this reason, adding biochar powder to the sandy soil would not decrease the water evaporation loss of the soil itself.     

4种不同原料生物炭对镉污染土壤的钝化效果与稳定性比较

生物炭的性质与老化作用是影响生物炭钝化修复Cd污染土壤效果的重要因素。比较研究4种不同原料生物炭(污泥类、秸秆类、动禽粪便类和木本类)对Cd²⁺吸附作用和Cd污染土壤的钝化修复效果的差异。结果表明:施用生物炭显著提升土壤孔隙水pH(棕榈丝生物炭除外),降低孔隙水DOC和Cd浓度,从而减少水稻根系对孔隙水中Cd的吸收。同时,4种生物炭提高土壤pH,降低土壤有效态Cd、水稻根系和籽粒Cd含量。老化作用减弱稻秆生物炭的钝化效果,显著增强棕榈丝生物炭对土壤Cd的钝化作用,然而,老化作用对富含灰分的猪粪生物炭和污泥生物炭的影响较小。因此,选择生物炭钝化修复Cd污染稻田土壤时,必须考虑生物炭的原料及其老化作用。     

不同生物炭对湿地松各组分生物量和碳储量的影响

通过将不同生物质原料(木屑和鸡粪)放置在低温(400°C)无氧条件下进行裂解,形成不同生物炭,研究了不同生物炭对湿地松不同组分(树叶、树皮、树枝和树干)生物量、碳密度、碳储量以及碳素年净固定量的影响。试验结果表明:以木屑和鸡粪为原料制备而成的两种生物炭p H和养分含量等性质差异显著;生物质裂解后,木屑p H由8.25降到木屑炭的7.46,而鸡粪炭p H为10.48,高于鸡粪的9.35;同时,C、N、P和K元素在两种生物炭中均出现富集,鸡粪生物炭N、P和K含量显著高于木屑生物炭,但两种生物炭速效P和速效K占总P、总K的比例与原料相比均出现显著降低。经过一年试验,鸡粪生物炭还田处理显著提高湿地松各个组分生物量,其中湿地松地上部分生物量增量是对照的4.92倍,而木屑炭处理对湿地松各个组分生物量影响不显著;木屑炭和鸡粪炭处理改变湿地松生物量增量在树叶和树皮中的分配比例,但对湿地松各个组分的碳密度影响不显著;鸡粪炭处理能显著提高湿地松各个组分碳素年净固定量,该处理湿地松地上部分碳素年净固定量(99.64 g/棵)分别是木屑炭处理(19.85 g/棵)和对照处理(25.77 g/棵)的5.02倍和3.87倍。由此可见,鸡粪炭可以作为提高林木土壤肥力的改良剂。     

水洗生物炭配施化肥对水稻产量及养分吸收的影响

【目的】生物炭对水稻产量和养分吸收有良好的作用,本文研究生物炭水洗与否对其效果的影响,为生物炭的高效利用提供支持。【方法】采用盆栽试验,以竹炭和经去离子水冲洗后的竹炭为材料,在不施化肥和配施化肥两种条件下,研究了竹炭和水洗竹炭对水稻土壤理化性质、水稻秸秆和籽粒产量及N、P、K养分吸收的影响。【结果】竹炭经水洗后p H和K含量显著降低,C、N、P、S、Ca、Na和Mg含量,比表面积(BET),总孔容以及平均颗粒大小均没有显著变化。与不施肥对照相比,竹炭和水洗竹炭单施处理均显著提高土壤p H、有机碳、速效钾,且两种处理之间土壤速效钾差异显著;单施竹炭和水洗竹炭分别显著提高水稻秸秆产量12.7%和15.6%,水洗竹炭处理还显著提高水稻籽粒产量15.7%,水洗与不水洗之间没有显著差异;与化肥对照相比,竹炭和水洗竹炭配施化肥均显著提高土壤全氮,水洗竹炭配施化肥还显著提高土壤速效磷;竹炭和水洗竹炭处理分别显著提高水稻秸秆产量18.7%和33.1%,提高水稻籽粒产量16.7%和18.4%。在水稻养分吸收方面,竹炭和水洗竹炭单施显著提高秸秆氮素和钾素的吸收,水洗竹炭单施还显著提高籽粒氮素的吸收,但二者之间差异不显著;与化肥配合施用,竹炭和水洗竹炭均显著提高水稻秸秆和籽粒氮素和钾素的吸收,水洗竹炭显著提高籽粒磷素吸收,且水洗竹炭促进水稻秸秆和籽粒中氮素吸收的效果优于竹炭,但竹炭促进秸秆钾素吸收效果显著优于水洗竹炭,这可能与经水洗后竹炭钾素含量显著降低有关。【结论】竹炭和水洗竹炭单独施用和与肥料配施均可显著提高水稻的产量和对养分的吸收。二者相比,水洗提高了竹炭增加水稻氮素利用率和产量的效果,但降低了其补钾能力。从环保、减氮增效以及节约水资源角度考虑,实际生产中应慎重考虑是否对生物炭进行水洗。     

生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展

生物质炭在农业与环境中的应用已成为近期国内外研究热点,有关生物质炭特性以及生物质炭对土壤化学、生物学性质和作物产量的影响,已经有一些综述,但是生物质炭对土壤物理性质影响的相关综述很少。本文对近10年生物质炭对土壤物理性质影响相关的研究成果进行了整理分析。研究结果发现生物质炭可以降低土壤容重,提高土壤团聚体稳定性,增加田间持水量和土壤有效水含量,降低饱和导水率等。生物质炭影响土壤物理性质的主要原因是生物质炭具有较大的比表面积和孔隙度。此外,生物质炭与土壤矿质颗粒结合,并通过对土壤微生物活性和植物生长的影响间接影响土壤物理性质。生物质炭对土壤物理性质的影响与多种因素有关,如生物质炭原料、裂解温度、施用量和颗粒大小,土壤质地和处理时间等。关于生物质炭对土壤物理性质影响的长期研究很少,且缺乏田间试验。因此,将来的研究应更加倾向于长期田间条件下生物质炭对土壤物理性质的影响,并逐渐发现生物质炭的作用机理,为实际的农业生产和生态治理提供科学依据。     

生物炭对设施退化土壤氮相关功能微生物群落丰度的影响

设施栽培土壤在人工调控下进行生产,长期处在高温高湿、无降水淋洗、高复种指数、持续大量施肥等特殊环境条件下,它的物理结构和生化性状产生很大变化.菜农因传统施肥经验而形成的盲目大量施肥行为造成氮肥的过量摄入,从而愈发加重了土壤表层养分富集、酸化板结、养分失调等,继而导致蔬菜品质严重下降,在部分种植年限较长的大棚已不能进行蔬菜生产,严重制约了各地区设施农业的可持续发展[1].而长期过量的施用氮肥还会使设施土壤中硝态氮含量升高,减少土壤中的硝化微生物菌群的丰度,提高反硝化微生物的活性,促进N2O的排放通量[2].因此,为了保证设施栽培产业能够健康、可持续地发展,使蔬菜生产向高产、高效、优质的方向发展,对设施栽培土壤氮循环的研究已迫在眉睫.     

不同稻秆炭和竹炭施用水平对小青菜产量、品质以及土壤理化性质的影响

为探明不同添加水平的两种生物炭对小青菜产量、 品质及土壤理化性质的影响，为生物炭在蔬菜生产中的有效利用提供依据，开展田间种植试验，在配施氮肥情况下分别添加0、 5、 10、 20、 40 t/hm2 稻秆炭和竹炭，结果表明，高水平施加稻秆炭和竹炭（20 t/hm2、 40 t/hm2）均能显著降低菜地土壤容重，提高土壤pH、 有机碳、 全氮和速效钾含量，但对土壤有效磷和阳离子交换量未产生显著性影响；两种生物炭对小青菜增产均具有促进作用；当添加量为 40 t/hm2 时，稻秆炭和竹炭使小青菜维生素C 含量有所升高，总糖含量分别升高31.2% 和19.5%，硝酸盐含量分别降低15.0% 和16.4%，综合效果稻秆炭优于竹炭，而对小青菜粗纤维和蛋白质的作用不明显。施加生物炭有利于增加土壤孔隙度，提升土壤肥力，改善小青菜品质。生物炭可作为土壤改良剂施用于蔬菜，但具体施用量需根据生物炭和蔬菜种类来确定。     

生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展

生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强,制备原料来源广泛,生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律,对于评估其环境行为和应用价值至关重要。着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理,包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主,这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用,是有机污染物在生物质炭表面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制,有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中,各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外,本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结,生物质炭自身理化特性决定了其应用价值,生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定,不同的吸附环境如吸附介质、p H和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后,文章进一步探讨了生物质炭吸附有机污染相关研究未来应着重解决的问题,以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。     

生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展

【目的】生物质炭研究是近十年农业可持续发展研究的重要前沿领域。作为一种良好的土壤改良剂,生物质炭不仅能改善土壤肥力,而且能够通过改变土壤与植物的相互作用关系影响植物生长发育,最终影响作物的生产力。因此,以植物表型及其相关基因表达为视角的生物质炭研究有助于深入了解生物质炭对土壤和植物效应的作用机理,进一步充实生物质炭的农业应用的理论基础。 主要进展本文回顾了近年来国内外关于生物质炭对植物生长影响的研究,从作物生产力、作物根系生长、作物病虫害和作物基因表达四个方面论述了生物质炭对植物表型和相关基因表达的影响;分析了生物质炭对植物表型及其相关基因表达的可能机理,探讨了生物质炭对植物表型及其相关基因表达研究的不足,提出了未来研究的发展方向。 问题与展望未来生物质炭对植物表型和相关基因表达的研究应注重其系统性和全面性,例如建立规范化的生物质炭试验技术,特别是生物质炭相关标准和数据库的建立,同时应加强生物质炭对转基因作物的影响等方面的研究。     

土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈研究进展

生物炭作为一种土壤改良剂,近年来在提升土壤质量和作物产量方面效应良好。在全面梳理生物炭施用效果方面的最新研究基础上,总结了土壤理化性质、作物生长和产量对生物炭施用的响应和反馈规律。结果表明：(1)生物炭的来源、是否酸化、施用年限及施用量决定了施用后的土壤属性及作物产量变化幅度。一般来说,施用量增加、土壤容重降低,土壤孔隙度增加、土壤水力性质及入渗性能改善,土壤温度也增加。(2)由于土壤物理性质改变,施用生物炭最终降低了土壤表层的盐分表聚。生物炭对土壤pH的调节效果取决于两者pH的差异。此外,随着生物炭施用量增加,有机质含量呈线性增加趋势,而有效氮、有效钾和有效磷呈先增加后减小的趋势。(3)适宜施用生物炭使作物长势更好、产量更高;而过高的施量既不经济、增加成本,又对作物产量提升无益,适宜生物炭施用量为10～40 t/hm²。(4)总体上,虽然土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈因试验条件、土壤质地和作物类型、气候条件差异而表现出响应幅度不同,但大部分结果证实,土壤属性和作物生长对生物炭施用具有正面响应。今后在生物炭施用的科学认识和生产实践中需因地制宜制定施用策...     

生物质炭对土壤有机质活性的影响

为了解施用生物质炭对土壤碳组分的潜在影响,通过室内2年盆栽培养试验研究施用不同用量生物质炭对土壤有机碳积累、有机碳稳定性、微生物量碳和水溶性有机碳的影响,并与施用等碳量的小麦秸秆、酸洗生物质炭(去除生物质炭中的速效养分)及同时施用小麦秸秆与生物质炭的处理进行比较。结果表明,施用生物质炭可显著提高土壤有机碳的积累,增加土壤有机碳的氧化稳定性,降低土壤水溶性有机碳。施用生物质可在短时间内增加微生物量碳,但随着培养时间的增加,其微生物量碳逐渐下降,最终明显低于对照土壤(不施有机物料的处理)。土壤水溶性有机碳的下降可能与生物质炭对其吸附固定有关,而短时间内激发微生物量碳增加可能与施入生物质炭增加了土壤有效养分、改善土壤微生物生长环境有关。研究结果认为,长期单一施用生物质炭可能会引起土壤有机质生物活性的下降,但生物质炭与一般生物质有机肥配合施用可减免这些负影响。     

Manure application followed by biochar application increases plant production regardless of soil dehydrogenase activity

Biochar is obtained by the pyrolysis of biomass, and contains abundant carbon and minerals. Biochar supplementation of soils can greatly improve soil health and quality, but these beneficial effects typically develop slowly over time. Depending on the quality of the biochar and the soil to which it is applied, it may take years before positive effects are apparent. This is because organic substances are slowly sorbed onto the biochar over time, and the biochar eventually becomes part of the sorption complex of the soil. It is therefore advisable to apply biochar together with some organic material. We examined the effect of co-application of different doses of biochar with manure on soil dehydrogenase activity (DHA), soil oxidizable carbon (COX), cumulative soil respiration, soil buffering capacity, the soil exchange reaction (pH/KCl) and the production yield of winter rape seeds. We also determined seed production when artificial granular fertilizers were added to biochar and manure. The results showed that the application of biochar and manure significantly increased grain yield, DHA, the soil exchange reaction and cumulative respiration. Thus, application of biochar with organic material can increase seed yield and some properties of agricultural soils. However, the positive effect of biochar on seed yield was not directly proportional to biochar dose, in that the seed yield was lower for a biochar dose of 45 t/ha than 30 t/ha.     

环境中生物质炭稳定性研究进展

生物质炭是生物质在厌氧或缺氧条件下高温裂解得到的炭质材料,由于其具有储碳、固定土壤污染物和废弃物资源化等优点,正被越来越广泛地应用于农业和环境等领域。生物质炭在环境中的稳定性决定了其环境效应的稳定性,是评价生物质炭环境功能及环境意义的重要方面。本文主要论述了生物质炭在环境中可能经历的物理、化学和生物分解三大作用过程及其影响因素,同时分析了生物质炭自身性质与其在环境中稳定性的关系;指出物理破碎作用、物理迁移作用、化学溶解作用、化学氧化作用、生物分解代谢作用、以及生物质炭自身性质共同影响了生物质炭在环境中的稳定性。提出了以下几点值得重点关注的研究方向:(1)水流作用下生物质炭微粒的释放、迁移行为及其影响因素,(2)生物质炭自身的氧化还原活性与其在环境中的化学氧化作用之间的关系,(3)植物根际圈内生物质炭的物理、化学和微生物分解作用。系统而深入地研究生物质炭在环境中的作用过程有利于完善人们对生物质炭流失过程的认识,从而更全面地了解生物质炭在环境中的稳定性。     

Biochars improve aggregate stability,water retention,and pore‐space properties of clayey soil

The influence of biochar amendments on the physical quality of a clayey soil (Vertisol) was evaluated by aggregate‐size distribution and stability, water retention, and pore‐space structure of biochar‐amended soils. Clayey soil was treated with three kinds of biochars (straw biochar, woodchips biochar, and wastewater‐sludge biochar) at the rate of 0, 20, 40, and 60 g biochar (kg soil)^–1 and incubated for 180 d in glasshouse. The application of straw biochar (SB) and wastewater‐sludge biochar (WSB) significantly enhanced the formation of 5–2 and 0.25–0.5 mm macroaggregates in the clayey soil relative to the control treatment, while the < 0.25‐cm microaggregate decreased with biochar additions. However, woodchips biochar (WCB) had no obvious effect on the formation of macroaggregate. The application of SB and WSB increased the mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD) of clayey soil, implying that biochar increased the aggregate stability. They improved the aggregate stability through an enhanced resistance to slaking and increased interparticular cohesion. The SB‐amended soils exhibited significant increases in the available water contents of soils. The application of SB significantly increased pore volume in the macropore (> 75 μm) and mesopore (30–75 μm) ranges, which may be the result of the reorganization of pore‐size distribution and aggregation processes induced by the addition of biochar. Results indicated that biochar had the potential to improve the physical quality and pore‐space status of clayey soil. It is suggested that biochar may be considered as a soil amendment for improving poor physical characteristics of clayey soil.