尿素和生物炭施用对菜地土壤氨氧化作用的影响

研究将生物炭(40000 kg hm~(-2))和不同用量的尿素(0, 150, 300, 450 kg hm~(-2))施用于酸性红壤中,连续种植四季作物后采集菜地土壤样品,通过定量PCR方法测定添加硝化抑制剂后土壤氨氧化微生物数量和土壤氨氧化潜势的变化,并分析氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)对土壤氨氧化潜势的相对贡献,深入探讨生物炭和氮肥添加对菜地土壤氨氧化微生物和氨氧化潜势的影响。结果表明,与未添加生物炭相比,添加生物炭处理土壤容重降低了7.1%～11.5%,pH值提高了0.20～0.56个单位,有机质含量增加了13.5%～19.1%;与未施氮肥处理相比,无机氮的含量增加了38.5%～77.8%(未添加生物炭)和17.1%～59.5%(添加生物炭)。添加生物炭和氮肥处理AOA的基因拷贝数没有显著差异(P 0.05),氮肥添加提高了AOB的基因拷贝数147.5%～385.6%(未添加生物炭)和69.5%～514.0%(添加生物炭)。添加生物炭处理,随氮肥施用量的增加,氨氧化潜势降低了13.4%～20.7%。因此,本研究中氮肥添加使AOB的amoA基因拷贝数显著增加、氨氧化潜势显著下降,对AOA没有显著影响(P 0.05);AOA对氨氧化潜势起到了主导作用;生物炭和尿素添加通过改变土壤的无机氮含量、pH、有机质含量影响土壤氨氧化过程。     

施用生物质炭对集约化菜地土壤肥力质量的影响

以南京郊区集约化蔬菜地为研究对象,设置不同水平生物质炭(0、20和40 t·hm~(-2)生物质炭)与氮肥(不施肥与常规施肥)配施,研究生物质炭施入菜地土壤两年半(九季蔬菜)后对菜地土壤肥力质量的影响。结果表明:氮肥的施用显著增加菜地土壤全氮(TN)、电导率(EC)、容重(BD)和阳离子交换量(CEC),分别增加了9.4%～18.1%、172.4%～241.1%、5.6%～7.6%和10.4%～15.0%,并且降低了0.68～1.1个单位的土壤p H(P0.05);生物质炭的施用显著增加了菜地土壤TN、土壤有机碳(SOC)含量和CEC,分别增加了1.7%～10.0%、3.6%～48.3%和8.1%～37.1%,并且显著降低了土壤EC和BD。生物质炭的施用在不施用氮肥的菜地土壤中提高了0.11～0.23个单位的土壤pH(P0.05),而在施用氮肥的处理中,生物质炭的施用降低了0.19～0.23个单位的土壤pH(P0.05)。生物质炭施用增加了菜地表层土壤(0～20 cm)的无机氮含量,但是显著降低了其他土层的无机氮含量。生物质炭的施用显著降低了菜地土壤剖面(0～100 cm)的铵态氮(NH_4~+-N)的累积量(P0.05),而对菜地土壤剖面硝态氮(NO_3~--N)累积量无显著影响。此外,生物质炭的施用能够使蔬菜产量与氮肥偏生产力分别提高7.7%～43.8%和21.8%～43.8%(P0.01),并提高菜地土壤肥力质量的综合得分。本研究中,常规施肥配施40 t·hm~(-2)生物质炭处理能够更有效地缓解由于长期大量施肥造成的菜地土壤SOC分解以及硝态氮大量淋洗的情况,提高土壤肥力质量,推荐为最佳处理。     

秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异

采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和土壤+4%生物质炭(BC4)。在培养期内,施秸秆处理土壤CO2排放量比对照处理S显著增加约12.60%~2005.63%,而施生物质炭处理降低约51.49%~97.93%。施秸秆处理的温室气体增温潜势(GWP)是对照处理S的1.12~19.24倍,而施生物质炭处理,即处理BC1、BC2和BC4的GWP分别降低了0.27%~64.06%,15.78%~94.01%和29.43%~92.28%。小麦秸秆施用会明显增加土壤温室气体排放,增加温室效应;而添加生物质炭对土壤CO2、N2O排放表现出一定的抑制作用,并明显减弱温室气体增温潜势,即生物质炭能明显减弱温室效应。添加小麦秸秆促进土壤微生物生物量碳的增加,提高FDA水解酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性;生物质炭施用一段时间后对土壤过氧化氢酶活性表现为显著激活作用。     

生物质炭施用对马铃薯产量和品质的影响

通过田间试验,观测分析不同生物质炭用量(0、20和40 t/hm~2)下马铃薯产量、品质和土壤肥力的变化及其年际效应,为生物质炭在马铃薯生产过程中的应用提供理论依据。结果表明,低剂量生物质炭施用(20 t/hm~2)显著提高了马铃薯总产量和商品率,生物质炭施用后第一年马铃薯总产量比对照提高了41.08%。当生物质炭用量为40 t/hm~2时,马铃薯产量与对照没有显著差异但降低了一些品质指标,其中2016年干物质和淀粉含量比对照降低了18.47%和24.03%。生物质炭施用显著提高了土壤有机碳、有效磷和速效钾含量,并增加了土壤C/N和电导率;而对土壤p H和全氮含量的影响与生物质炭施用年限有关。生物质炭施用量和施用年限显著影响马铃薯产量和品质。低剂量生物质炭施用能显著提高马铃薯产量,但第二年无增产效果;随着生物质炭用量增加马铃薯增产效果消失,还可能会降低马铃薯品质。生物质炭施用后马铃薯产量变化与土壤紧实度改善无必然联系。     

施用生物质炭对黄淮海地区玉米生长和土壤性质的影响

本文通过大田试验研究了施用生物质炭对玉米的生长性状、产量以及土壤性质的影响。生物质炭是小麦秸秆在350℃~450℃下限氧热裂解制成。田间设置了20 t/hm2和40 t/hm2两个生物质炭施用水平。结果表明:①施用生物质炭在玉米拔节期抑制了植株生长,其株高、地上部生物量和叶片叶绿素含量均显著低于对照;在生育后期施用生物质炭20 t/hm2处理的玉米生物量、叶面积指数和叶绿素含量显著高于对照,40 t/hm2处理则没有显著性差异。②施用生物质炭显著影响土壤特性,在施用量为20 t/hm2和40 t/hm2时,土壤有机碳含量较对照分别提高34.79%和44.93%,土壤全氮含量在40 t/hm2水平下显著增加12.2%,同时还显著提高了土壤的pH和土壤含水量,显著降低土壤体积质量;③施用生物质炭玉米产量的提高范围为2.2%~4.8%,但不同施用量间差异不显著。本研究结果为生物质炭改良和培肥土壤、提高作物生产效率、促进土壤可持续利用及作物增产提供了一定的理论依据。     

生物质炭复合肥对小麦产量及温室气体排放的影响

选择了棉花秸秆(CBF)、玉米秸秆(MSF)、小麦秸秆(WSF)、稻壳(RHF)、花生壳(PHF)和生活废弃物(HWF)6种炭基复合肥,以当地常规化肥施用为对照(CF),研究田间条件下不同生物质炭复合肥对小麦产量及麦田温室气体排放的影响。小麦基肥中炭基复合肥和常规肥料的施用量分别为300 kg hm-2和356 kg hm-2,后期均追施等量的复合肥及尿素。结果表明:施用6种生物质炭复合肥均显著提高了小麦的产量,增产幅度达20%~35.4%,氮肥偏生产力也显著提高17.9%~34.4%,其中花生壳、棉花秸秆和玉米秸秆炭基复合肥处理下的小麦产量和氮肥偏生产力显著高于生活废弃物和小麦秸秆炭基复合肥。施用生物质炭复合肥均显著降低了麦田N2O的排放,减排幅度在56.0%~65.4%,但不同炭基复合肥间没有显著的差异。生物质炭复合肥对麦田CH4及CO2的排放无显著影响。麦田的全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)在施用生物质炭复合肥处理下分别降低57.5%~66.9%和68.0%~77.5%。由此可见,生物质炭复合肥在提高氮肥偏生产力和作物产量以及温室气体减排方面具有较大的应用潜力。     

生物质炭对设施大棚土壤性质与果蔬产量影响的整合分析

【目的】设施大棚是果蔬的重要生产基地,量化和评估生物质炭在设施栽培中的应用效果,对生物质炭在设施大棚的推广应用具有重要的实践价值。【方法】通过文献收集并建立数据库,共获得典型设施大棚或温室环境条件下相对独立的匹配数据214组,采用数据整合分析 (Meta-analysis) 方法,定量分析生物质炭特性 (原料、制备温度、C/N、pH) 与管理措施 (施用量与施用时长) 对果蔬产量、土壤理化性质的影响程度。【结果】设施条件下施用生物质炭可显著提高土壤pH,且土壤有机碳、氮、磷等均有不同程度的增加。果蔬增产效应显著,其中,叶菜类、块茎类、果菜类以及豆类产量分别增加23.9%、43.3%、60.6%和79.5%。低量施用 (< 10.0 t/hm2) 平均增产30.8%,高量施用 (10.0～80.0 t/hm2) 增产14.0%～27.4%。施用生物质炭前6个月增产效果显著,最高可达30.4%,超过6个月,增产效果不显著。不同制备生物质炭的增产效果也存在一定差异,畜禽粪便类 (66.4%) > 秸秆类 (31.2%) > 木材类 (19.0%) > 壳渣类 (5.9%)。制备温度低于600℃的生物质炭增产20.4%～36.5%,超过600℃时增产效果不显著。当原料生物质炭C/N值 < 100时,增产19.3%～49.1%,且随C/N值的增加增产效果呈降低趋势。当生物质炭呈碱性时 (pH 9～10) 增产效果最佳。【结论】生物质炭类型及施用量是影响设施土壤肥力与果蔬产量的关键因素,低温 (400～500℃下) 制备的生物质炭增产效果显著,建议施用量控制在10.0 t/hm2以下且间断性施用,可降低成本,提高经济效益。     

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.     

生物质炭还田对稻田甲烷的减排效果

为探讨不同生物质炭类型、输入量、还田时间和还田深度等因素作用下的CH4排放特征,采用静态箱-气相色谱法,通过向稻田土壤中施用3种类型的生物质炭（稻秆炭、麦秆炭、竹炭）,开展了水稻一个生长周期的室内观测试验。结果表明,3种类型的生物质炭输入后,对比空白处理,水稻产量显著性增加（P<0.05）,其中竹炭处理每盆实粒质量高达18.12 g,说明施用生物质炭可增加水稻产量;竹炭施用后稻田土壤CH4排放通量（80 mg/m2 h）显著低于稻杆炭和麦杆炭处理（P<0.05）,而稻杆炭和麦杆炭处理无显著性差异（P>0.05）,但都显著高于空白处理（P<0.05）,说明施用生物质炭可有效减少CH4排放。CH4排放通量与生物质炭用量负相关,CH4的排放通量随着生物质炭用量的逐渐增加而降低。同时,水稻移植前施用竹炭CH4排放通量（56.6 mg/m2 h）低于空白（96 mg/m2 h）及水稻成活前后（73.4和76.6 mg/m2 h）,但无显著性差异（P>0.05）,这与土壤氧化还原电位（Eh）变化相一致,说明生物质炭施用时间对稻田土壤CH4排放通量影响不大。此外,不同竹炭还田深度下的土壤CH4排放通量顺序为：中部输入（15 cm处输入）<表层输入（5 cm处输入）<深部输入（25 cm处输入）<空白（不输入生物质炭）,说明生物质炭中部输入更适用微生物生长和CH4气体减排。该研究可为太湖地区苕溪流域稻田增汇和温室气体减排提供参考。     

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...     

生物炭与常规施肥对烟草生长及镉污染吸收的影响

采用盆栽试验,研究了生物炭、复合肥、有机肥施用对Cd污染土壤上烟草生物量、烟叶抗氧化酶活性、Cd含量、根际土壤pH、土壤有效态Cd含量的影响。结果表明,生物炭与常规肥料配施能显著提高烟草各部位生物量及烟叶抗氧化酶活性,促进烟株的生长;5种处理烟株对Cd的转运能力表现为茎/根叶/根,烟叶Cd含量表现为下部叶中部叶上部叶,烟株Cd含量表现为烟叶茎根;生物炭对上部叶Cd含量的削减效应低于有机肥,对根系Cd含量的削减效应高于有机肥,生物炭与复合肥、有机肥配施烟草各部位Cd含量下降最明显;施加生物炭能显著提高烟草根际土壤pH,而复合肥却在一定程度上降低了土壤pH;生物炭、有机肥能降低土壤中有效态Cd含量,有效态Cd含量与根际pH呈极显著负相关。另外,生物炭与有机肥、复合肥配施能更好地提高烟叶抗氧化酶活性,增强烟株的抗逆性,从而减少烟草对Cd的吸收。     

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。     

生物炭对退化蔬菜地土壤及其修复过程中N_2O产排的影响

高氮投入的设施蔬菜地土壤易发生次生盐渍化、酸化、板结化等土壤退化现象,也会引起地下水污染、N_2O大量排放等环境后果,严重影响了蔬菜农业的可持续发展。强还原土壤灭菌(reductive soil disinfestation,RSD)作为新兴的退化设施蔬菜地土壤修复方法,能够有效缓解土壤退化,但也导致N_2O大量排放。本研究选用生物炭作为调节剂,评估不同生物炭施加量对退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中N_2O排放的影响,并测定反硝化功能基因(一氧化氮还原酶基因nor B和氧化亚氮还原酶基因nos Z)丰度来反映反硝化微生物活性。结果显示:RSD法显著降低了土壤硝酸盐含量、提高了土壤p H,缓解了土壤退化,但其N_2O累计排放量是非修复土壤的950倍以上;施加生物炭具有减排效果,其中施加5%的生物炭显著降低了退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N_2O排放,其减排量分别为68.7%和16.0%;Pearson相关分析显示,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N_2O排放速率均与p H显著负相关,而在强还原修复过程中土壤N_2O排放速率还与NO_3~--N含量显著正相关;施加生物炭显著改变了土壤nor B和nos Z基因,线性回归分析表明,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N_2O排放的微生物机理不同,前者显著受nos Z基因丰度影响,而后者显著受nor B基因丰度影响。在退化设施蔬菜地土壤中施加5%生物炭可有效减低退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N_2O排放。     

设施菜田不同施氮处理对硝酸盐迁移和积累的影响

在设施菜地条件下,研究了氮肥减施及配施抑制剂处理在黄瓜生长期对土壤NO3--N迁移累积的影响。结果表明,氮肥减施处理可显著降低土壤表层和整个土体的NO3--N含量。常规施氮量时0~40 cm土层的NO3--N含量均高于其它处理,减氮30%后0~40 cm土层未出现NO3--N显著积累现象;氮肥配施抑制剂处理不同程度降低了土壤NO3--N含量,且抑制硝态氮向下层土壤淋失,其中抑制剂组合的效果最好。氮肥配施抑制剂,可以有效控制NO3--N在土壤和植物体内的过量累积,减少硝态氮淋溶损失。     

生物质炭对不同植被类型土壤温室气体排放影响研究进展

土壤生态系统是温室气体排放的主要来源之一，降低土壤温室气体排放对于缓解全球变暖具有重要意义。近年来，生物质炭在改良土壤性质、提高土壤碳汇和影响土壤温室气体排放方面展现出了巨大的潜力。因此，关于施加生物质炭对土壤温室气体排放影响的研究已经成为了环境科学和农业生态领域的研究热点。然而，生物质炭对土壤温室气体净排放的影响是促进还是抑制尚无统一定论。不同植被类型条件下土壤温室气体排放也存在较大差异，故而研究添加生物质炭对不同植被类型土壤温室气体排放的影响至关重要。本文综述了添加生物质炭对林地、农田及设施蔬菜土壤中CO₂、CH₄和N₂O排放的影响，探讨了生物质炭对土壤温室气体排放的作用机制。总结发现，不同植被类型土壤添加生物质炭将降低土壤N2O的排放，并且增加土地对CH4的吸收，而对CO₂排放的影响没有统一定论。结合国内外生物质炭在该领域的研究现状，未来需开展生物质炭在土壤温室气体减排领域的长期系统研究，同时应充分考虑使用生物质炭可能存在的潜在环境风险，以期为生物质炭在土壤温室气体减排中的应用提供可靠的科学依...     

不同施肥处理对稻田氧化亚氮排放的影响

2004年在湖南省望城县黄金乡长期肥料监测站对不同施肥处理稻田中N2O排放通量进行了连续观测,发现不同施肥处理稻田中N2O排放季节变化具有一致的规律:生长中前期N2O排放量较小,晒田及之后排放量较大。各施肥处理N2O排放的差异早晚稻不同,早稻各处理间差异不显著,NPK处理排放量最大,为1.48kg.hm2;晚稻各处理差异极显著(p<0.01),NPKS处理排放量最大,为1.40kg.hm2;同是有机肥和化肥配施,早稻NKM处理N2O排放大于NPKS处理,两者差异不显著,而晚稻NPKS处理N2O排放远大于NKM处理,二者差异显著(p<0.05)。稻田水分状况也影响N2O排放,淹水期N2O排放较少,落干期N2O排放较多。     

除草剂对土壤温室气体排放的影响

试验设对照、尿素、尿素＋草甘膦和尿素＋丁草胺4个处理,尿素氮用量为200mg·kg-1干土,除草剂用量为10mg有效成分·kg-1干土。在实验室恒温培养条件下,研究除草剂对菜田土壤温室气体排放的影响。结果表明,菜田土壤中施用氮肥显著增加了温室气体N2O、CO2和CH4的排放。尿素氮肥中添加草甘膦显著抑制N2O、CO2的排放,分别比尿素处理降低48.4%和20.2%;添加丁草胺显著抑制N2O排放,比尿素处理降低23.2%,对CO2排放略有减少但不显著;草甘膦和丁草胺对CH4排放都无明显影响。这说明除草剂对土壤温室气体的排放具有显著影响,但不同除草剂品种的效应也存在明显差异。因此,在农田温室气体排放估算时应考虑除草剂的施用对温室气体减排所产生的效果。     

长期施肥对湖南稻田甲烷排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对长期不同施肥处理的稻田甲烷排放进行了手动观测。结果表明，不同施肥处理的稻田甲烷排放具有一致的规律，混施有机肥的处理甲烷排放大于单施氮肥的处理，同施用稻草相比，发酵猪粪处理的甲烷排放较少。文章还对影响稻田甲烷排放的因素进行了讨论。     

玉米秸秆生物炭对滇池流域大棚土壤磷素利用和小白菜生长的影响

滇池是中国水体富营养化最严重的湖泊之一,滇池流域大棚种植中大部分磷素最终汇入滇池,是滇池富营养化的重要原因。生物炭作为一种土壤改良剂,可以改良土壤的理化及生物性状,吸附土壤中的磷肥,减少磷素迁移流失。通过室内模拟结合实际农业生产的方法,研究了生物炭对滇池流域大棚土壤中磷素利用和小白菜生长及产量的影响。结果表明:施用生物炭能提高大棚土壤中小白菜磷肥利用率,当生物炭添加量为8%(质量百分比)且减半施肥(33 kg hm~(-2),P_2O_5)时,小白菜磷肥利用率由14.77%提高至31.21%,提高了1.11倍,大棚土壤的磷流失量降低43.83%。生物炭可促进大棚小白菜的生长,小白菜出苗率提高7%~9%,子叶展平率提高10%~12%。株高提高69.51%,株重提高71.75%,产量提高31.87%。总之,施用比例8%的玉米秸秆生物炭可提高大棚土壤有效磷含量,减少磷素流失,改善小白菜生长状况,可作为大棚土壤的优良改良剂。