外源生物炭对黑土土壤微生物功能多样性的影响1）

以东北典型黑土区表层（0～10 cm）耕地土壤为研究对象,采用盆栽试验和Biolog－ECO微平板法,通过平均颜色变化（ AWCD）、丰富度指数、Shannon－Winner多样性指数、Simpson指数、McIntosh指数和碳源利用率等指标的测定与分析,研究了生物炭添加量对黑土土壤微生物功能多样性的影响。结果表明（：1）黑土耕地土壤微生物群落碳源平均颜色变化,随培养时间呈现对数变化规律,在“拐点”处（168 h）平均颜色变化的范围为0．56～0．98,且以SA2处理（质量分数为2％）最高;（2）土壤微生物McIntosh指数表现出随生物炭添加量的增加,呈先增大后减小的趋势,平均颜色变化范围为5．61～8．53,同样以SA2处理最大;（3）外源生物炭对黑土耕地土壤微生物功能多样性的促进作用,主要是通过提高微生物对碳水类和胺类碳源的利用率得以实现。     

生物炭对土壤氮磷流失和油菜产量的影响

明确生物炭对土壤氮磷流失和作物产量的影响是生物炭应用技术中的关键问题。采用测筒试验,在20 cm土壤中添加不同比例(0.5%、1.0%、1.5%)的生物炭,并模拟降雨淋溶后收集测筒淋溶液分析氮磷含量,研究生物炭对土壤氮磷淋溶流失和油菜产量的影响。结果表明:(1)与不施用生物炭处理相比,1.5%生物炭处理极显著降低了TN淋溶损失量、TN淋溶浓度比率、NO~-_3-N淋溶损失量、NO~-_3-N淋溶浓度比率、TP淋溶损失量和TP淋溶浓度比率;各处理间NH~(+2)_4-N和PO~-_4-P淋溶损失量差异不显著。(2)油菜生长期间,TN、NO~-_3-N的淋溶损失量随生物炭施用量增加而减少,且以NO~-_3-N的淋溶流失为主;受施肥和作物生长吸收利用的影响,NH~+_4-N、TP和PO~(2-)_4-P的淋溶流失规律不明显。(3)施用生物炭增加了油菜的产量,主要表现为油菜一次有效分支数、单株有效角果数和每果粒数的增加。     

施用生物炭对土壤和作物的影响

生物炭是将农作物秸秆、木屑等含碳量丰富的生物质材料在无氧或限氧的条件下热解而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料,其农业利用的发展前景广阔.原料种类、生产过程中的温度以及添加物料对生物炭的性质都有较大的影响.土壤中施用生物炭可以改变土壤的基本性质、土壤养分和离子的赋存特征、土壤微生物和酶活性.生物炭施用量影响其作用效果.施用生物炭能够明显改变作物根系和植株的系统发育,影响产量和品质构成.要进一步强化生物炭与土壤的氮、磷等营养物质的互作效应、生物炭性质特征与保护地土壤质量改善、生物炭对作物生理生化和产量品质的影响以及“生物炭-土壤-作物”连续体等方面的研究.     

生物炭对桃园土壤微生物功能多样性的影响

以不施生物炭和微生物肥为对照,通过不施生物炭和施微生物肥(BF)、低量生物炭和不施微生物肥(BC1)、低量生物炭和施微生物肥(BC1+BF)、高量生物炭和不施微生物肥(BC2)、高量生物炭和施微生物肥(BC2+BF)等处理,测量土壤的全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、含水量、有机质含量等理化性质,并结合Biolog-ECO微孔板技术,分析水蜜桃园土壤微生物群落的功能多样性。结果表明,与CK处理相比,BC1和BC2处理的全氮、碱解氮、速效磷和速效钾无明显差异;BC1+BF处理的土壤中碱解氮明显下降,速效钾明显提高,BC2+BF处理的各参数均无明显差异。BC2+BF处理的土壤微生物碳(SMBC)明显增多,但BC2和BC2+BF处理的土壤微生物氮(SMBN)明显降低。BC2处理的AWCD(平均颜色变化率)、Shannon指数和Simpson指数均明显降低,但BC2+BF处理的这些参数无明显差异。通过PCA分析发现,BC2处理与其他处理相隔比较远,有明显的区分,但BC2+BF与BC1+BF相近。综上所述,土壤施入高量生物炭处理会抑制氮利用微生物的生长,且对其微生物群落多样性有不利影响,但施加BF有...     

外源添加生物炭对水稻产量和土壤性质的影响

采用盆栽试验,研究不同用量秸秆生物炭（CK、1%、2%和4%）对水稻产量及其构成因素和土壤性质的影响。结果表明,外源添加生物炭显著提高了水稻产量,且水稻产量随着生物炭用量的增加而增加;添加生物炭有效提高了土壤pH、显著降低了土壤交换性酸和交换性铝,且生物炭施用越多,效果越明显;外源添加生物炭对土壤塑性指数无显著影响,但添加较多生物炭（4%）显著降低了土壤抗压强度。由此可见,外源添加生物炭不但可以增加水稻产量,而且有效改善了土壤性状。     

玉米芯生物炭对辣椒连作土壤性质和辣椒生长的影响

以辣椒连作土壤为研究对象,添加不同量(5、10、20、30 t·hm^-2)的玉米芯生物炭,通过测定土壤基本理化性质、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和植株生长指标的变化,探讨生物炭施用对连作土壤和辣椒生长的影响。结果表明：与不添加生物炭的CK相比,添加适量生物炭显著(P<0.05)提高了辣椒连作土壤的有机碳(SOC)、全氮、全磷、有效磷和速效钾含量,但降低了全钾含量。施用生物炭较CK显著(P<0.05)降低了土壤MBC/MBN和土壤MBC/SOC。当生物炭添加量≥10 t·hm^-2时,土壤MBC、MBN含量较CK显著(P<0.05)增加;当生物炭添加量为10～20 t·hm^-2时,土壤MBN/TN较CK显著(P<0.05)提高。相关性分析表明,土壤MBC、MBN与土壤全氮、有机碳、全磷、有效磷呈极显著(P<0.01)正相关,与土壤全钾呈极显著(P<0.01)负相关。当生物炭用量为5～20 t·hm^-2时,辣椒植株的单株产量较CK显著(P<0.05)...     

生物炭对黄瓜土壤真菌代谢的影响研究

以嫁接黄瓜为研究对象,采用日光温室栽培模式,通过在栽培基质中添加0(CK)、10、15、20、25及30 t/hm²的生物炭,探究生物炭对黄瓜根际土壤真菌代谢的影响。结果表明：BT3(20 t/hm²)处理的AWCD值最大,为1.89;BT5(30 t/hm²)处理的丰富度指数最高,为3.5;BT1(10 t/hm²)可显著提高真菌在科分类水平的丰富度。在土壤中添加一定量(10、20、30 t/hm²)的生物炭后,不仅提高了土壤真菌群落的代谢能力,而且提高了土壤真菌的均匀度指数、优势度指数和丰富度指数,同时还提高了土壤真菌的多样性。     

马铃薯生物炭对土壤中Cd的钝化效果

【目的】 研究马铃薯生物炭对土壤中镉的钝化效果。【方法】 以马铃薯秸秆为原料,研究不同温度制备的3种生物炭(B300、B400、B600)对水中Cd²⁺的吸附效果;采用室内培养实验,研究不同添加量(0.5%、1.5%、3.0%)生物炭(B400℃)对2种宁南山区典型土壤(黑垆土和山地草甸土)的pH、有机碳及DTPA-Cd含量的影响;采用盆栽试验,分析生物炭对土壤中Cd的钝化效果。【结果】 3种生物炭对Cd²⁺吸附能力的大小顺序为:B400>B300>B600;生物炭显著降低2种土壤中DTPA-Cd含量,其中3.0%添加量效果最好,黑垆土DTPA-Cd含量降低幅度大于山地草甸土;2种土壤的pH值和有机碳含量均与各自DTPA-Cd含量变化呈现显著的负相关;3.0%添加量的马铃薯生物炭能促进玉米的生长,降低玉米对Cd的吸收,有效抑制Cd由土壤到玉米体内的转移。【结论】 马铃薯秸秆生物炭对2种土壤中Cd的钝化效应明显。     

壳聚糖改性竹生物炭对土壤外源污染镉形态分布的影响

为了固化土壤外源Cd污染的生物有效性,降低农产品的富集风险,进行了壳聚糖改性竹生物炭对土壤中外源Cd²⁺的固化效果、Cd形态变化规律的研究,探索一种清洁、高效的土壤Cd污染修复新方法。分别向土壤中添加0、5、10、50、100 g/kg的壳聚糖改性竹生物炭,加入外源Cd(NO₃)₂使土壤Cd含量达到12 mg/kg。自然条件下培养,利用Tessier分级法研究Cd的形态变化趋势。结果表明,壳聚糖改性竹生物炭对Cd的可交换态有显著的钝化作用,随着用量的增加,固化效果更明显。施加0.5%时,Cd可交换态占比由76.83%降至24.15%,添加量提高到10%时,Cd可交换态占比降低至10.01%,而碳酸结合态、铁锰结合态、有机结合态、残渣态含量有逐渐增高的趋势。故施加壳聚糖改性生物炭,Cd的生物有效态(可交换态)可以得到显著固化,降低有害重金属Cd向农林产品转移富集的风险。因此壳聚糖改性竹生物炭可以作为外源Cd污染的原位钝化修复材料。     

水葫芦去除污水中氮磷的效果

[目的]探索水葫芦资源化利用的途径。[方法]采用水葫芦净化试验,研究水葫芦对污水中氮磷的去除效果。[结果]在自然状态下,30 d内水葫芦对水中TN、TP的去除率分别为70%~85%、55%~60%;水葫芦对污水中的TN、TP去除速率均符合一级动力学方程,且具有很好的相关性。[结论]水葫芦对不同浓度的污水有都有净化能力。     

几种北方草本植物对污水的净化效果

为辽河流域河岸缓冲带生态建设和面源污染治理提供理论依据,采用盆栽模拟法,以蛭石为基质,研究了紫花苜蓿、白三叶、黑麦草、高羊茅和早熟禾等草本植物对污水中 TN、TP 和 COD 的净化效果。结果表明：不同草本植物对 TN、TP 和 COD 等污染物均表现出较好的净化效果,随着生长时间的延长,对其净化率呈下降趋势。不同草本植物,对 TN 的净化效果依次为紫花苜蓿＞白三叶＞高羊茅＞黑麦草＞早熟禾,对 TP 的净化效果依次为白三叶＞高羊茅＞黑麦草＞紫花苜蓿＞早熟禾,对 COD 的净化效果依次为高羊茅＞白三叶＞黑麦草＞紫花苜蓿＞早熟禾。第35天时,紫花苜蓿和白三叶对 TN 的净化效果较好,净化率分别为26．80％和24．99％;白三叶和高羊茅对 TP 的净化效果较好,净化率分别为66．28％和65．48％;高羊茅和白三叶对 COD 的净化效果较好,净化率分别为36．85％和34．46％。     

紫湖溪植物富集生活污水磷氮效果的研究

[目的]调查紫湖溪岸边植物富集生活污水中总磷、总氮的富集能力。[方法]通过调查分布于紫湖溪岸边的污染富集植物类群、土壤及水体中总氮、总磷的分布情况,分析这些植物中氮、磷的富集程度,并从中筛选出富集能力较强的植物。[结果]水样和土样中总氮和总磷含量较高,达到严重污染程度。少数植物基本无富集能力,其中富集总氮能力较好的为华东唐松草、马唐、牛繁缕、一年蓬、禺毛茛等;马唐、羊蹄、一年蓬、印度蔊菜有较好的总磷富集能力。[结论]该研究为优良富集植物的筛选及南京市区生活污水的生物治理提供了一定的帮助。     

梁平县乡镇饮用水源地水体变化分析

根据2011年梁平县乡镇饮用水源地有关水质参数的变化,结合当地实际情况,对饮用水源地中总氮、总磷和化学需氧量的变化进行研究,结果表明,饮用水源地中总氮、总磷和化学需氧量偏高。     

生物炭对不同氮水平下植烟土壤碳氮转化的影响

[目的]通过大田试验,探索不同氮水平下配施生物炭对植烟土壤碳氮转化及养分含量的影响,筛选最佳氮肥施用量。[方法]试验设5个处理：在磷肥和钾肥施用量相同的基础上,除对照处理不施生物炭与氮肥外,其余4个处理皆添加1600 kg/hm2的生物炭,施氮量分别为0 kg/hm2(N0),37.5 kg/hm2(N1),52.5 kg/hm2(N2),67.5 kg/hm2(N3),研究生物炭与氮肥交互对植烟土壤碳氮转化相关酶活性及活性养分含量的变化特征。[结果]结果表明,植烟土壤在生物炭的改良作用下施用不同量的氮肥可以显著提高土壤脲酶与蔗糖酶的活性;对土壤碱解氮含量也有显著提高作用,其中N3处理土壤碱解氮含量最高为261.86 mg/kg;但对土壤速效磷含量影响不显著;施氮量在烤烟移栽后60天时提高了土壤速效钾含量,且速效钾含量随施氮量的增加呈先上升后降低的趋势。生物炭配施氮肥提高了土壤微生物量碳与微生物熵,N3和N2处理最大值分别达到355.00 mg/kg和3.01%。[结论]综上所述,在豫中烟区生物炭配施氮肥量67.5 kg/hm2措施下最有利于提高土壤养分。     

梭鱼草(Pontederia cordata)拦截沟渠中氮、磷的效果研究

通过沟渠中种植观赏植物梭鱼草,研究了不同时间沟渠中梭鱼草段与无植物段拦截净化氮磷的效果以及梭鱼草自身氮磷含量、生物量季节变化。结果表明:梭鱼草段与无植物段都会净化沟渠水中的氮磷含量,全氮、全磷含量的降低(3.37%-3.33%)一般要高于硝态氮、铵态氮的变化(-3.66%-7.14%),梭鱼草段拦截氮磷的能力(6.82%-33.33%)明显高于无植物段的自然净化(-3.66%-6.67%);降雨后,沟渠水中全氮、硝态氮含量呈先增加后降低的变化趋势,铵态氮含量变化则不稳定,全磷含量在雨后第2d含量达到最高,然后趋于平稳;梭鱼草氮磷含量以及生物量季节动态变化在10月份达到最高值,可确定此时为其最佳收割期,其氮磷含量分别为28.38g/kg、4.10g/kg,生物量为0.19kg/m2。梭鱼草收割全年可从沟渠带走氮、磷分别为5.36g/m2、0.78g/m2。本研究结果对开发观赏植物在沟渠修复中的应用提供理论依据。     

人工湿地技术处理金华市孝顺镇污水研究

[目的]研究一种适合我国国情的低耗、高效、绿色的人工湿地生态修复技术,以更好地处理中小城镇污水,拓展人工湿地的绿色生态功能。[方法]采用模拟人工湿地系统,取浙江省金华市孝顺镇生活污水,在每轮湿地系统中水力停留7 d,考察进水水质及出水水质中总磷(TP)、总氮(TN)和化学需氧量(COD)的变化情况,进行湿地基质和植物的筛选。同时,对这几种基质和植物进行搭配组合,筛选出适合处理金华市孝顺镇污水的最佳组合,并进行景观设计研究。[结果]融合景观设计后的湿地系统TP去除率为71.23%,TN去除率为78.08%,COD去除率为71.70%,处理效果较好。[结论]结果表明,从上到下依次为碎石、石灰石、煤渣的基质搭配组合加上美人蕉+茭白的植物搭配组合,进行景观设计后,去污能力最优。     

添加生物炭对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响

采用室内淹水培养的方法,研究了添加等碳量的水稻秸秆生物炭、腐熟水稻秸秆和普通水稻秸秆及不同淹水培养时间(淹水培养30 d、60 d、90 d和180 d)对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响,为制定合理的秸秆还田措施提供科学参考。结果表明,各处理均可以提高土壤有机碳含量和碳氮比(C/N),添加生物炭的土壤有机碳和C/N显著高于其他处理(P<0.05)。各处理对土壤氮素矿化有显著影响,其中,添加生物炭处理明显提高了土壤氮素矿化量。各处理土壤供氮能力均随培养时间的延长呈现先增加后降低的趋势,培养90 d时土壤氮素矿化量最高。添加生物炭可以促进滨海盐渍型水稻土氮素的矿化,增强土壤供氮能力。     

微生物与植物协同去除生活污水中总氮、总磷、COD的效果研究

试验设3个污水处理组,第Ⅰ组为微生物处理组、第Ⅱ组为植物处理组、第Ⅲ组为植物微生物协同处理组,分别在处理4、8、12、16 d时取样测量样品中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)浓度;采用SPSS进行数据处理。结果显示,3个处理组都使污水中TN、TP、COD浓度显著降低,表明3种处理方法都具有很好的污水处理效果。其中第Ⅲ组处理效果最好,处理16 d,使污水中TN浓度从21.5607mg/L降低到5.2704mg/L,TP浓度从6.1695mg/L降低到0.8279mg/L,COD浓度从215.3mg/L降低到52.8mg/L。