生物炭对我国南方红壤和黄棕壤理化性质的影响

为了探讨生物炭对不同土壤的改良效果,采用盆栽试验,研究了施用生物炭对我国南方两种代表性土壤(红壤和黄棕壤)理化性质的影响及其动态变化差异。结果表明:强酸性红壤施用生物炭能明显提高pH而降低其酸度,同时增加土壤的有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量,且随着生物炭施用量(生物炭量/土壤量:0、0.5%、1.0%、2.0%)的增加,改良效果不断加强;弱酸性黄棕壤施用生物炭也提高了土壤pH、有机质、速效磷、速效钾含量,但对该土壤中的碱解氮含量无明显影响。不同生物炭用量的效应存在较大差异,在2.0%时对两种土壤各理化性质影响均表现为最明显,红壤pH平均增加0.61,有机质、速效磷、速效钾、碱解氮分别平均提高203.4%、369.3%、368.0%、30.4%,而黄棕壤pH、有机质、速效磷、速效钾分别平均增加0.55、124.2%、57.5%、50.3%。因而,相同用量的生物炭对红壤的改良效应好于黄棕壤,且施用生物炭对两种土壤速效钾含量影响最大,其次是有机质、pH、速效磷、碱解氮。     

生物质炭施用量对旱地酸性红壤理化性质的影响

我国南方旱地酸性红壤区,土壤酸化与干旱等问题突出。近几年生物质炭在土壤改良方面的研究应用已有较多的文献报道,但针对南方旱地酸性红壤区土壤改良方面的研究与应用相对较少。对此,本研究设置了生物质炭施加量分别为1%、2%、3%、4%及对照CK共5个处理,每个处理5次重复的室内盆栽试验;每盆一次性均匀浇洒1 L蒸馏水后在温室内自然放置,模拟干旱30 d,随后测定土壤含水量、p H、电导率与氮、磷含量。结果表明:土壤pH、电导率、有效磷含量随生物质炭施加量的增加而显著提高,NH₄⁺-N含量降低,而NO₃^–-N含量无显著影响;模拟干旱后的土壤含水量与生物质炭施加量呈二次函数曲线关系,施加低量生物质炭(1%)显著降低了土壤含水量,而高量生物质炭(4%)的施加则使土壤含水量显著提高。本研究为生物质炭在我国南方旱地酸性红壤区土壤改良方面的应用提供了试验依据。     

制炭温度对玉米和小麦生物质炭理化性质的影响

通过缓慢高温裂解方式生产不同温度的小麦和玉米生物质炭,并对其性质进行分析.结果显示,生物质炭性质受裂解温度和生物质种类的影响而表现出差异.当裂解温度从300℃升高到500℃时,小麦生物质炭产率从44.3％降低到38.4％,其生物质炭碳含量从617.9 g/kg升高到674.0 g/kg;玉米生物质炭产率从42.8％(300℃)降低到29.7％(500℃),其生物质炭碳含量从574.8 g/kg(300℃)升高到651.1 g/kg(500℃).生物质炭pH、灰分含量、全磷含量等也随制炭温度升高而升高,小麦生物质炭pH从7.59(300℃)上升到10.51(500℃),灰分含量从186.1 g/kg(300℃)升高到268.2 g/kg(500℃),全磷含量从0.70 g/kg(300℃)升高到1.10 g/kg(500℃);玉米生物质炭pH从9.35(300℃)升高到10.12(500℃),全磷含量从2.34 g/kg(300℃)升高到4.37 g/kg(500℃).说明制炭温度和生物质种类对生物质炭理化性质具有决定性作用.     

生物质炭改良土壤及对作物效应的研究进展

生物质炭是作物秸秆等有机物质在限制供氧的条件下加热而成。生物质炭具有养分含量丰富、碱性和高稳定性等特点,因此可以降低土壤酸度,有效截留土壤养分,并在一定程度上促进养分吸收而提高作物产量。本文主要综述了生物质炭制备的影响因素及其施用后对土壤理化性质、作物生长发育和养分吸收等方面的影响。由于生物质炭在国内外的研究仍处于起步阶段,研究过程中所采取的方法、所用不同来源的生物质炭以及研究的具体对象等不尽相同,研究的结果显示生物质炭在某些方面的作用仍存在不同结论。目前,生物质炭的研究多集中在表面宏观现象上,对其深入的机理研究仍较欠缺,因此,需要科技工作者的进一步探索,文章最后阐述了未来对该领域研究的一些观点。     

施用生物质炭对葡萄生长及土壤肥力的影响

酿酒葡萄的品质对酿造高品质的葡萄酒具有举足轻重的作用。以酿酒葡萄"赤霞珠"为试材,研究了小麦秸秆生物质炭及竹炭有机肥的施用对土壤性质、酿酒葡萄植株生长及果实品质的影响。结果表明:(1)无论小麦秸秆生物质炭还是竹炭有机肥均显著增加土壤有机碳及土壤养分含量,而施用小麦秸秆生物质炭还可显著降低土壤表层容重、提高土壤p H;(2)小麦秸秆生物质炭与竹炭有机肥可不同程度促进葡萄植株的叶片生长,但两者对"赤霞珠"酿酒葡萄的品质影响不同,竹炭有机肥施用可显著促进葡萄的糖分积累并提高糖酸比,而小麦秸秆生物质炭施用短期内对酿酒葡萄品质无显著作用。因此,本研究表明短期内可通过施用竹炭有机肥改善酿酒葡萄"赤霞珠"的品质,但小麦秸秆生物质炭对其品质的长期效应还有待于进一步研究。     

棉秆生物质炭添加对棉田土壤理化性质及根际微生物群落结构的影响

以新疆滴灌棉田为研究对象,研究生物质炭施用对棉田土壤理化性质和棉花根际土壤微生物群落特征的影响。试验采集了不施生物质炭(CK)、施生物质炭3 t/hm²(BC1)、施生物质炭6 t/hm²(BC2)和施生物质炭9 t/hm²(BC3)4种处理棉花根际土壤,分析土壤理化性质和根际土壤微生物群落结构和组成的变化。结果表明,生物质炭施用后土壤pH和电导率分别下降了5.58% ~ 9.18%和5.38% ~ 18.04%;与CK相比,生物质炭施用使土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和有效磷含量均显著增加,且BC3增加效果最好,但生物质炭施用导致土壤钾含量显著降低。生物质炭施用显著降低了浮霉菌门(Planctomycetota)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、厚壁菌门(Firmicutes)和被孢霉门(Mortierellomycota)相对丰度,但增加了子囊菌门(Ascomycota)、斯克尔曼氏菌属(Skermanella)、苔藓杆菌属(Bryobacter)、毛壳菌属(Chaetomium)、头束霉菌属(Cephalotrichum)、金孢属(Chrysosporium)和拟棘壳孢属(Pyrenochaetopsis)的相对丰度。另外,生物质炭施用降低了根际土壤微生物多样性和细菌丰富度,但根际土壤真菌的丰富度提高。生物质炭施用显著影响根际土壤微生物特别是真菌的群落结构,电导率、速效钾和pH是根际土壤微生物群落的主要影响因子。研究表明,生物质炭施用可以改善棉田土壤理化性质进而影响根际土壤微生物群落组成和结构,9 t/hm²为本试验的推荐施用量。     

添加生物质炭对黄棕壤和红壤上油菜生长的影响

通过盆栽试验,探究施用不同比例的生物质炭对黄棕壤和红壤理化性质和油菜生长发育的影响。结果表明:黄棕壤和红壤在添加1%生物质炭后,两者的pH值、有效磷、速效钾、有机质含量均比对照显著增加。油菜根、茎、叶、角果、籽粒等干物重均增加,其中黄棕壤上油菜籽粒产量比对照提高114.8%,达到显著水平。添加生物质炭后,两种土壤上油菜各部位氮含量均有所下降,磷含量也呈降低趋势,钾含量则有所升高,其中红壤上油菜的变化幅度较黄棕壤显著。由于油菜干物重增加,两种土壤上油菜氮磷钾积累量在加入生物质炭后也有明显地提高。因此,施用1%生物质炭可以促进油菜生长,并有助于油菜对磷、钾等养分的吸收。     

生物质炭对砖红壤性质与养分及硝化作用的影响

土壤性质制约着作为氮转化重要环节的硝化作用,生物质炭显著影响与硝化作用密切相关的土壤性质,可能对硝化作用产生影响。本文利用培养试验研究生物质炭对砖红壤性质及硝化作用的影响。试验设生物质炭+淹水、生物质炭+75%田间持水量、空白+淹水及空白+75%田间持水量4个处理。研究表明,生物质炭能显著提高土壤pH值和有机碳含量以及N、P、K养分元素的有效性。水分条件差异影响生物质炭的作用效果,淹水更利于提高砖红壤的pH值,但显著降低了磷的有效性。添加生物质炭后,土壤硝化作用进程加速,硝化彻底。在利用生物质炭改良砖红壤时,应根据土壤改良目的调整土壤水分,以防硝态氮淋失风险和氨挥发的可能。     

稻壳炭对红壤理化特性及芥菜生长的影响

本文探讨了不同热解温度制备的稻壳炭的基本性质,并通过盆栽试验研究了500℃热解稻壳炭添加量对南方红壤理化性质和芥菜产量的影响。结果表明:稻壳炭添加量3%、5%和10%三个处理显著改善了红壤的理化性质,土壤体积质量较对照处理依次降低0.11、0.28和0.42 g/cm~3,p H由4.5分别增加到7.5、7.8、8.4,CEC依次增加52.16%、187.02%和214.35%,土壤有机质、速效磷和速效钾显著增加,但稻壳炭添加量10%处理的土壤碱解氮含量降低。稻壳炭对芥菜的养分含量、产量等指标影响较为显著,随着施炭量的增加,芥菜的生物量增加,叶片全氮从1.63 g/kg增加到2.44 g/kg,全磷从2.32 g/kg增加到3.09 g/kg,全钾从47.1 g/kg增加到56.7 g/kg,产量由108.37 g/盆增加到608.7 g/盆。总之,添加5%的500℃热解稻壳炭有效改善了酸度较强的红壤的理化性质,促进了芥菜的生长和增收以及对氮磷钾养分的吸收和储存。在红壤改良上,稻壳炭的最佳添加比例为5%。     

周期性冻融对棕壤理化性质及Pb赋存形态的影响

为探究气候变化背景下周期性冻融对土壤性质及重金属的影响,采用模拟试验,探讨冻融频次对棕壤微团聚体、pH值、电导率(EC)、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、PO^3-₄、酶活性以及Pb赋存形态的影响,分析了周期性冻融下Pb赋存形态与土壤理化性质间的相关性。结果表明:周期性冻融导致2～0.25 mm颗粒含量降低,0.25～0.05 mm颗粒含量增加,微团聚体稳定性被破坏。随着冻融频次的增加,棕壤pH值,EH,OM,CEC,URE活性升高,PO^3-₄,CAT活性降低。冻融频次增加时,弱酸提取态Pb含量增加(p<0.05),可还原态Pb含量先增后降,残渣态Pb含量先降后增,可氧化态Pb含量呈波动式; 弱酸提取态Pb与PO^3-₄呈显著负相关(p<0.05),残渣态Pb与PO^3-₄呈显著正相关(p<0.05),可还原态Pb与土壤pH值呈显著正相关(p<0.05),可氧化态Pb与土壤OM呈显著正相关(p<0.05)。综上,冻融会通过改变土壤的理化性质从而导致Pb生态毒性增强,从而在一定程度上增加了Pb对深层土壤及地下水的环境风险。     

亚热带季风区樟树的水分利用特征

基于2017—2019年樟树(Cinnamomum camphora)生长季(4—10月)的茎干水、叶片水和土壤水稳定同位素及同期环境因子数据,并结合2019—2021年樟树生长季的蒸腾速率,分析了日间樟树植物水同位素与其影响因子之间的关系,探究樟树在生长季和不同环境条件下吸水深度的变化特征,旨在加深对樟树自身水分利用特征的了解。结果表明:在晴日,樟树蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O的值在日间高于夜间,茎干水δ¹⁸O的值在日间低于夜间。蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O之间的时滞在8月晴日较5月晴日大,平均时滞为2.32 h。在5月晴日,叶片水δ¹⁸O和茎干水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间均呈二次函数关系;在8月晴日,叶片水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间呈二次函数关系,但茎干水δ¹⁸O与上述影响因子之间无明显的函数关系。樟树的吸水深度存在明显的季节变化特征。在生长季初期(4—5月)樟树吸水层位单一,主要利用浅层土壤水;在生长季中期(6—8月)和后期(9—10月),樟树有2个吸水层位:在中期利用中层和深层土壤水,在后期利用浅层和深层土壤水。樟树的吸水深度和蒸腾还受到生境的影响。季节性干旱期间,随着干旱的持续,蒸腾日变化曲线的宽度逐渐变窄,蒸腾耗水量相应减小;受环境变化和自身生理特性的影响,樟树的吸水深度逐渐由浅变深再变浅。与降水前相比,降水后樟树的蒸腾作用增强,吸水深度上升,吸水土层变窄。     

亚热带季风区樟树蒸腾与气象因子之间的时滞效应

以亚热带地区常绿阔叶树种樟树(Cinnamomum camphora)为研究对象,利用Grainer热扩散式探针技术,于2019年6月至2020年10月测定了樟树小时尺度的蒸腾速率,并同步监测了气象因子和土壤含水量,分析了樟树蒸腾在日间不同时段与主要气象因子的关系、时滞的变化特征以及时滞校正对蒸腾预测模型的影响.结果表...     

长沙地区樟树林穿透水空间变异及稳定同位素特征

于2018年4月至2019年3月在长沙地区典型樟树林收集降水、穿透水和相应的冠层信息,分析穿透水量的空间变异及穿透水稳定同位素的特征,旨在揭示林冠层水文过程,为林地水文生态系统的科学管理提供参考。结果表明:樟树林下总穿透水量为340.1 mm,占林外总降水量的71.2%;受观测点距树干距离和冠层叶面积指数等因素的综合影响,穿透水量具有较大的空间变异,且在时间变化上相对稳定。分析表明,研究区穿透水量的空间变异系数随降水量增加而减小,体现了降水特征对穿透水空间变异的重要影响;相对穿透水量而言,穿透水稳定同位素组成受冠层结构和大气条件的影响较小,其空间变异较小,在时间变化上不稳定;大部分降水事件中穿透水稳定同位素较降水稳定同位素富集,但其平均值之间不具有显著性差异,说明穿透水在形成过程中经历了较弱的蒸发作用;穿透水与降水中稳定同位素和过量氘的偏离还暗示了冠层具有选择性穿透效应。     

生物质炭施用对杉木幼苗土壤磷组分的影响

通过盆栽试验,采用Hedley连续浸提法研究不同生物质炭施用量处理(CK:0 t/hm2;B12:12 t/hm2;B36:36 t/hm2)对杉木幼苗土壤磷组分的影响.结果表明:与CK相比,试验180 d后B12和B36处理土壤全磷与有效磷含量分别增加了8.7％～26.0％ 和24.0％～101.7％,有效磷在全磷中...     

封育年限对干旱河谷灌丛土壤理化性质的影响

[目的]探讨不同封育年限对干旱河谷灌丛土壤理化性质的影响,为该地区的天然植被恢复与管理提供理论依据。[方法]采用野外调查和实验室分析相结合的方法开展研究。[结果](1)封育后灌木层的盖度、密度、平均冠幅、高度明显升高,而草本层则相反。(2)随着封育年限的增加,土壤容重呈V形变化,封育13a达到最小值,而群落植被特征、土壤孔隙度、土壤持水量、土壤养分,呈倒V形变化,封育13a达到最大值。0—40cm,封育13a的土壤平均速效N,P,K较未封育草地分别增加26.42%,107.35%,33.92%;全量N,P,K含量分别增加了168.42%,47.62%和31.12%。(3)封育后,土壤理化性质有所改善,具有明显的表聚现象,土壤固碳能力有所提高,土壤有机碳密度表现为:F_(13)F_(22)F_(30)F_5CK;土壤有机碳储量表现为:F_5F_(13)F_(22)F_(30)CK,说明在狼牙刺群落封育恢复过程中,土壤环境有较为明显的改善。(4)采取封育措施后,外界干扰减少,狼牙刺灌丛覆盖度增加,从而增加地上生物量,使生产力得到提升,生物量与封育年限存在线型关系。[结论]采取封育措施后,干旱河谷地带的狼牙刺群落植被特征和土壤理化性质及有机碳密度和储量均优于未封育,植被自然恢复状态良好。     

芒萁侵入红壤退化裸地对土壤理化性质和细菌组成的影响

芒萁是最早侵入红壤退化裸地的先锋植物,其侵入过程对土壤环境的改变在退化裸地生态恢复进程中具有重要意义。以福建省长汀县红壤侵蚀裸地为研究对象,分析测定退化裸地中芒萁侵入区和非侵入区土壤理化性质和细菌组成及多样性。结果表明：芒萁侵入裸地显著提高土壤最大持水量、土壤含水率、全碳、全氮、全钾、有机质和pH,并显著降低土壤容重;芒萁侵入区增加根瘤菌目和慢生根瘤菌属等14种土壤优势细菌,变形菌门和甲型(α)变形杆菌的相对丰度显著提高(p<0.05),而土壤绿弯菌门和AD3菌纲的相对丰度显著降低(p<0.05),这些土壤细菌主要功能为化能异养、好氧化能异养和纤维素分解;芒萁侵入裸地显著提高土壤细菌群落结构多样性(p<0.05);芒萁侵入区和非侵入区土壤细菌群落结构差异显著(p<0.05);土壤细菌群落结构的主要影响因子是土壤含水率、全碳、有机质、土壤容重和pH。这些影响因子与疣微菌门、变形菌门、疣微菌纲和甲型(α)变形杆菌纲正相关。综上所述,芒萁侵入后可显著改善红壤侵蚀退化裸地的土壤理化性质,改善土壤细菌群落组成,增加土壤细菌群落多样性和优势菌群,对土壤细菌群落有积极效应。     

樟树人工林对湘东退化红壤性质及微生物碳源利用的影响

通过对湘东红壤丘陵区樟树(Cinnamomum camphora)人工林林下与林间土壤进行配对采样与分析,研究樟树人工林对退化红壤性质及微生物碳源利用的影响。结果表明:与林间土壤相比,林下土壤的pH增加0.95个单位,全磷、全钾和含水量分别提高14.8%,16.8%和45.6%,容重降低8.1%,均达到显著水平。樟树人工林显著增加林下土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD),林间土壤微生物对碳水化合物、氨基酸、羧酸、聚合物和酚酸类碳源的利用强度依次仅相当于林下土壤微生物的27.6%,19.2%,23.4%,47.1%和3.5%,但二者对胺类碳源的利用没有明显变化。樟树人工林显著增加林下土壤微生物的丰富度指数、多样性指数、优势度指数和均匀度指数。主成分分析发现,樟树人工林改变土壤微生物的碳源利用模式;相关性分析表明,樟林恢复后土壤理化性质的改善是造成微生物碳源利用能力和多样性指数提升的主要原因,而土壤pH是其中的首要驱动因素。综上,樟树人工林有助于提高湘东退化红壤的微生物生态功能,樟树是进行退化红壤生态修复和重建的适宜树种。     

黄河三角洲长期人工刺槐林对土壤化学性质的影响

黄河三角洲土壤盐渍化严重,是中国生态系统退化地带之一。为了探讨长期人工林对盐碱土壤改良效果,合理利用大面积滨海盐渍土,研究了刺槐纯林和刺槐混交林(刺槐×白蜡,刺槐×白榆,刺槐×臭椿)的林地土壤化学性质,以及不同化学指标间的相关性,并运用灰色关联分析方法对不同造林模式林地的土壤肥力进行了评价。结果表明,滨海盐碱地营造刺槐林能有效抑制土壤返盐退化,降低碱度,改良土壤肥力。混交林压碱排盐的效果要优于纯林。不同造林模式下土壤化学性质差异显著,各指标呈现不同的垂直变化趋势,土壤交换性钙、镁未表现出"表聚"现象,有效磷、有效硫规律性变化不明显;各化学指标之间存在一定的相关性,土壤酸碱度与全氮、交换性钙、交换性镁存在显著性负相关,土壤有效硫与有效磷之间呈显著性负相关。灰色关联分析结果显示,混交林改良土壤肥力的综合效应明显高于刺槐纯林,其中刺槐×白蜡混交林改良土壤肥力的综合效应最好,其次是刺槐×白榆和刺槐×臭椿。     

香樟树枝堆肥产物与盾构脱水泥共堆肥的效果

[目的]实现两种城市固体废弃物盾构脱水泥和香樟树枝堆肥产物同时最大化处置与利用,从而推进园林绿化废弃物与城市盾构污泥资源化产品的应用。[方法]以盾构脱水泥与香樟树枝堆肥产物分别按照25∶1,30∶1,20∶1,25∶1比例(质量比)调配一级、二级草坪种植土与一级、二级花坛种植土,考察4种比例下共堆肥过程中阴离子表面活性剂AES的降解特征以及堆肥发酵产物的主要元素含量与盆栽试验。[结果]盾构脱水泥与香樟树枝堆肥产物分别以25∶1,30∶1,20∶1,25∶1比例堆肥20 d的产物均满足《绿化种植土壤CJ/T340-2016》一级、二级草坪种植土与一级、二级花坛种植土要求。共堆肥明显促进了盾构脱水泥中主要污染物AES的降解,堆肥20 d后产物中AES表面活性剂含量均下降了75.24%以上。盆栽试验结果发现,堆肥终产物一级草坪土与二级草坪土种植马尼拉种子的发芽率分别为92%与86%;一级花坛土中移栽杜鹃与二级花坛土中移栽满天星的成活率均为100%。[结论]香樟树枝堆肥产物与盾构脱水泥混合共堆肥,不仅有利于盾构脱水泥的环保处置,堆肥后可进行二次利用,而且促进了盾构泥中AES的降解,降低了盾构脱水泥中AES对环境的危害。     

Effect of Three Different Qualities of Biochar on Selected Soil Properties

An incubation study was conducted to determine how biochar interacts with a nitrogen fertilizer and how it reacts in the soil as well as to measure the effect of different biochars on soil chemical properties. Two Iowa soils, Nicollet surface soil (fine-loamy, mixed, superactive, mesic Aquic Hapludoll) and Storden subsoil (fine-loamy, mixed, superactive, mesic Eutrudept), were mixed with three different qualities of biochar and a nitrogen fertilizer (urea). The biochar was created from corn stover that was pyrolized with three different amounts of atmospheric air: 0% (biochar 1), 10% (biochar 2), and 25% (biochar 3). Soil tests for pH, total nitrogen (N), extractable phosphorus (P), extractable potassium (K), ammonium N, nitrate N, organic matter, and total carbon (C) were performed. The different biochars significantly affected the total N, total organic C, and pH in both soils at all rates of urea applied. The conditions during pyrolysis influenced how the biochar/fertilizer reacted with the soil.