生物炭对土壤肥力及作物产量和品质影响的研究进展

生物炭是由生物材料在厌氧或无氧条件下,经高温热解产生的一类富含碳素、孔隙发达、比表面积巨大、高度芳香化、性质稳定的固态多功能材料。生物炭施入土壤具有改善土壤结构、增强蓄肥保水能力、提高土壤养分含量、促进植物菌根生长,进而提高作物产量和品质的作用。本文从生物炭的性质特征以及生物炭对土壤理化性质和养分、作物产量和品质的影响等方面综述了生物炭对土壤肥力及作物产量和品质影响的研究进展,分析现有研究的不足,指出了未来生物炭应用的研究方向,为生物炭的推广应用提供了参考。     

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.     

生物炭及炭基硝酸铵肥料对土壤化学性质及作物产量的影响

为了促进生物炭研究和农用,采用盆栽试验研究了两种生物炭基氮肥及相应生物炭对土壤部分化学性质、养分状况及作物产量的影响.试验结果表明:施用生物炭基氮肥可显著提高土壤有机碳含量,提高土壤pH值、阳离子交换量、土壤速效磷、速效钾和矿质态氮含量,增强土壤保肥能力,促进作物增产.生物炭对土壤化学性质和养分状况虽有一定改善作用,但作物增产效应不明显甚至减产.因此,将生物炭与肥料复合制成生物炭基肥料不但可以保持生物炭改良土壤的功能,还可促进作物生长和增产,有利于生物炭农用效益的提升.     

生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展

生物炭可作为土壤改良剂单独施入土壤,改善土壤环境条件,也可与肥料混合制成生物炭基肥,其具有养分缓释、增产稳定等一系列优点,在农业上的应用越来越广泛。主要从生物炭对土壤理化性质、微生物、农业温室气体排放、作物生长和产量的影响,对农田土壤污染的治理,以及生物炭基肥对肥料养分、作物生长和产量的影响这几个方面,对生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展进行综述,阐明其优点和不足,并提出了进一步的研究方向,旨在为生物炭和生物炭基肥在农业中的应用研究提供参考。     

生物炭对土壤氮磷转化和流失的影响

针对土壤非点源污染产生的负面环境问题,近年来国内外的研究主要集中在有效减少农业生态系统中土壤氮磷的流失等方面。笔者综述了化学修复钝化剂生物炭对土壤中氮磷转化和流失影响的研究进展。生物炭凭借其特殊的材料结构和理化性质,影响着土壤中氮磷的存在。生物炭能够增加农作物对土壤中氮磷养分的吸附作用,提高作物的存活率和产量;改善土壤理化性质,起到减少土壤中氮磷养分的流失作用;降低田面水中氮磷的流失,抑制土壤中氮磷淋失,减少氨挥发损失,改善肥料效益。生物炭在促进氮磷吸收和吸附、促进氮磷形态转化和减少农田氮磷流失方面有巨大潜力,未来应加强其在土壤环境污染治理及其可持续性利用方面的研究。     

施用不同生物炭对水稻生长及产量的影响

生物炭通常指生物质在缺氧的特定环境条件下裂解的产物[1,2]。其原料来源广泛,目前主要用竹木屑、农作物秸秆、猪粪等农林废弃物做为其生产原料[2,3]。目前研究表明生物炭能改善土壤性质和固碳作用,施用生物炭在增加作物产量和提高作物品质等方面有积极作用[4-6]。不同原材料制备的生物炭在理化性质等方面存在一定差异,对作物生长的影响也不同。本试验以采用水稻小区试验,通过施用不同种类、用量的生物炭,初步研究不同处理对水稻生长及产量的影响。为生物炭在农业上的进一步使用提供一定科学依据。     

施用棉秆炭对新疆盐渍化土壤理化性质及作物产量的影响

[目的]施用棉秆研制的生物炭,研究其对新疆盐渍化理化性状及作物产量的影响.[方法]采用高低两个水平一次性施入生物质炭,连续监测3年,分别测定2013年播种前、收获后与2014年收获后、2015年收获后的0 ～ 20 cm、20～ 40 cm土层的土壤田间持水量、容重与总盐,养分含量及作物产量.[结果]在三年四茬连作体系上施用生物炭提高土壤的田间持水量(平均每年提高2.63;～7.57;),降低土壤容重(平均每年降低1.66;～2.18;)与土壤总盐含量(平均每年降低24.32;～ 28.06;);提高土壤中原有养分含量促进作物生长,提高作物产量(平均每茬可提高25.52; ～27.47;).[结论]施用棉秆可有效改良新疆盐渍化土壤的理化性质,改善土壤特性,并在提高土壤质量的同时提高作物产量.     

生物炭及施肥对土壤环境和高粱产量及品质的影响

以高粱、玉米轮作5 a定位试验为平台,研究5 a连续单独施用生物炭及生物炭与化肥配施后,对土壤理化性质、酶活性、高粱产量及品质的影响。结果表明,经过5 a连续施用生物炭后,单施生物炭(B)处理与空白对照(CK)相比,生物炭与化肥配施(OPT+B)处理与单施化肥(OPT)处理相比,施用生物炭均能显著提高土壤有效磷、速效钾和有机质的含量,但对全氮、容重的影响不显著;施用生物炭能显著提高土壤蔗糖酶的活性,但对脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶没有显著性影响。与对照相比,单施生物炭能显著提高高粱产量和千粒质量;与单施化肥相比,生物炭与化肥配施能显著提高籽粒千粒质量,但对高粱产量没有显著影响。生物炭能显著降低高粱籽粒直链淀粉的含量,但对总淀粉含量没有影响;施肥能显著降低高粱籽粒单宁含量。总体来说,生物炭能有效改善土壤理化性质和提高作物产量,在低肥力土壤上施用生物炭效果更明显。     

单季施用生物炭提高土壤肥力及小麦玉米轮作周年产量

在全球变暖的背景下,生物炭在固碳减排、持水保肥、提高作物产量等方面发挥重要作用,而在小麦玉米轮作系统中关于生物炭施用对土壤养分持留及作物产量持续影响尚不明确。为探明单季生物炭还田对鲁西平原石灰性潮土区冬小麦—夏玉米轮作系统土壤养分及作物产量的影响,通过盆栽试验,设置4(B1)、8(B2)、16(B3)、24(B4)、32(B5)、40(B6)t/hm²等6种不同的玉米秸秆生物炭(450℃)施用量,以未施用生物炭作为对照(CK),研究冬小麦单季施用生物炭对土壤养分、冬小麦及夏玉米产量的影响。结果表明,施用生物炭可以提高土壤养分含量,而对土壤pH值、电导率(EC)和硝态氮(NO^-₃-N)含量的影响与对照相比差异不显著,B6处理显著提高了土壤铵态氮(NH⁺₄-N)、速效钾(AK)、有机碳(SOC)及水溶性有机碳(DOC)的含量。施用生物炭可以增加冬小麦—夏玉米籽粒产量,冬小麦季B4处理显著增产50.82%,夏玉米季B3、B4、B5、B6处理分别显著增产45.62%、54.69%、57...     

生物炭对土壤环境及作物生长影响的研究进展

综述了生物炭（biomass charcoal）特性及其对土壤环境和作物生长的影响。生物炭可提高土壤碳库容量,提高土壤pH值,同时炭具有很大的表面积,持水性、吸附性均较强。在一定量下,施炭可增加土壤阴、阳离子交换量,减少养分损失,改变土壤微生物丰度及群落,降解土壤污染物等。此外,综述了生物炭对作物的肥效及肥效机理等,在一定范围内,能增加作物生物量和产量,因此生物质炭还田是提高土壤肥力、增加碳封存时间的有效途径。     

生物质炭对沙质土壤理化性质及作物产量的影响

[目的]研究生物质炭对沙质土壤理化性质及作物产量的影响.[方法]以绿豆-冬小麦种植体系为供试作物,以不施肥、农家肥和腐植酸肥料为对照,通过施用不同量的生物质炭,研究不同用量生物质炭对沙质土壤理化性质及作物产量的影响.[结果]土壤有机碳、阳离子交换量随生物质炭施用量的增加而明显增加;在短期内(0～14个月),高施入量生物质炭处理(＞10;)对土壤各粒径形成具有显著影响(P＜0.05),低施入量影响不明显(P＞0.05);生物质炭处理对作物产量的影响表现为前季绿豆产量、生物量增幅明显(P＜0.05),后季冬小麦产量、生物量与CK无明显差异(P＞0.05).[结论]生物质炭作为培肥土壤的重要措施,能改善土壤理化性质,提高作物对土壤养分的利用率.     

生物炭对小白菜镉铅积累及品质的影响

【目的】探究不同添加量生物炭对镉铅复合污染土壤中小白菜（Brassica chinensis L.）镉铅积累及营养品质的影响,以期为农产品安全生产提供参考依据。【方法】采用盆栽试验,研究土壤中添加0%、0.5%、1%、2%的生物炭对小白菜生长及营养品质、Cd和Pb的积累、土壤理化性质及酶活性的影响。【结果】在土壤中添加1%、2%生物炭后,土壤DTPA提取态Cd和Pb显著低于对照,土壤p H值、有机质、速效磷和速效钾含量、土壤脲酶与蔗糖酶活性均显著高于对照。生物炭促进了小白菜的生长及营养品质的提升,地上部干重、可溶性糖和维生素C含量均显著高于对照;同时,生物炭显著降低了小白菜各部位对Cd和Pb的积累,尤以地上部降低最为显著,较对照分别降低了27.53%～71.46%和31.00%～55.43%。1%和2%生物炭对小白菜生长、营养品质和重金属含量都有显著影响,但两者间无差异。【结论】生物炭添加到土壤后,一方面通过提高土壤pH值,降低了土壤重金属有效性,抑制了小白菜对Cd、Pb的积累,进而影响了作物品质;另一方面生物炭促进了土壤养分循环,增加了土壤有效养分含量,最终改善了小白菜的生长状况及营...     

生物炭及其对土壤环境的影响

综述了生物炭的基本特性、环境效应以及生物炭对土壤理化性质、微生物数量及种群结构多样性的影响。土壤中添加生物炭可以提高其对土壤水分和养分的吸附能力,并且增加土壤持水性和养分有效性,延缓肥料养分的释放,进而增加土壤保肥能力,提高养分利用率;生物炭的特性也为土壤微生物提供了栖息的场所和养分,从而提高土壤微生物的数量。不同生物炭类型所提供的碳源的差别,将会引起土壤微生物群落组成和多样性发生变化。最后,对生物炭研究过程中需要注意的问题进行了展望。     

生物炭对土壤养分及水分的影响

生物炭是在完全或部分缺氧条件下经生物质热解产生的一种难溶的固态物质,是含碳量高,结构稳定,孔隙大,吸附能力强,呈碱性的多用途材料.生物炭单独作为添加剂应用于土壤可以改善土壤理化性质,增加土壤持水能力,保持土壤养分,提高农作物的产量.与肥料混施,具有缓释功效,能延缓肥料在土壤中释放,降低养分的流失,提高肥料利用率.本文主要从生物炭特性以及生物炭对土壤理化性质、土壤持水能力、土壤养分等方面的影响展开综述,指出了目前研究中需要加强的方面,为生物炭在农业领域的应用推广提供了一些想法.     

生物炭对土壤的改良作用及对种植业的影响

生物炭是生物质在缺氧的环境下,经高温热裂解生成的多孔性炭质材料,近年来被应用在土壤改良、农业生产及促进农业废弃物利用等方面,其发挥的作用越来越受到关注。总结了施用生物炭对土壤的改良作用及对种植业的影响。国内外研究表明:施用生物炭能够减小土壤容重,增加土壤的通气量;通过生物炭的亲水性及发达的空隙,增加根际区水分的滞留,增加土壤含水量;通过生物炭表面丰富的羰基、酚基、醌基等基团,增加土壤的吸附能力和交换活性,增加土壤CEC,增加养分利用效率;另外,通过向土壤中施入生物炭,可以提高微生物多样性、土壤微生物丰度及土壤酶活性,进而增加土壤生物活性,促进土壤有机质的降解及养分的转化,最终为作物的生长创造良好的环境,显著地提高作物产量。     

不同来源生物炭与化肥减量配施对土壤养分、花生产量及品质的影响

为探究生物炭在花生种植中对产量、品质及土壤环境的影响,分析生物炭作为肥料缓释载体实现花生减肥增效的栽培潜力,选用常见生物质花生壳、稻壳、山核桃壳和竹粉为原料制备生物炭,并与化肥进行总养分一致配比组合,施入山花15花生栽培土壤中,通过凯氏定氮法、钒钼黄比色法、火焰光度计法分别测定花生各器官氮、磷、钾养分积累量和气相色谱法测定花生脂肪酸成分确定不同来源生物炭对花生产量、农艺性状及花生籽粒品质的影响;通过碱解扩散法、碳酸氢铵比色法、乙酸铵-火焰光度计法测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和16S高通量测序定量土壤细菌相对丰度,确定不同来源生物炭对花生土壤养分的影响。结果表明,相比常规施肥对照,施用4种生物炭减肥组合均可以显著提高花生的养分吸收能力和产量。其中花生壳生物炭组合效果最佳,其荚果产量与地上部生物量较对照分别提高33.8%、46.9%。施用山核桃壳生物炭可以明显提升花生籽粒中油酸的相对含量(相比对照提升29.9%)。此外,山核桃壳生物炭、稻壳生物炭和花生壳生物炭组合可以明显提升土壤碱解氮含量、有效磷含量和速效钾含量,具备一定的土壤改良潜力。综上,添加生物炭作为减肥增效栽培的重要手段,尤其是...     

秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及水稻产量的影响

为了综合评价不同秸秆还田方式对低产水稻田土壤性质及水稻产量的影响,研究了秸秆原料生物炭+化肥、发酵床秸秆垫料有机肥和秸秆+猪粪有机肥施用后土壤养分、有机质、易氧化有机碳及水稻生长和产量的变化。与不施肥对照相比,不同秸秆还田方式下土壤中速效养分含量均有不同程度增加,但差异均不明显。秸秆生物炭+化肥有利于水稻稳产高产,产量高达7.86 t/hm~2,比单施化肥和不施肥对照分别增加9.78%和62.4%;秸秆生物炭施用有利于水稻分蘖期与拔节期生长和吸收养分,发酵床秸秆垫料有机肥和猪粪秸秆有机肥两种处理的水稻产量及生物量均显著低于单施化肥处理。表明不同秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及产量有着不同的影响,其中施用秸秆生物炭能提高土壤肥力并显著提高水稻产量。短期来看,不配施化肥而单施发酵床秸秆垫料有机肥或秸秆猪粪有机肥对水稻生长不利,长期效果有待观察。     

生物炭对设施土壤化学性质及黄瓜产量品质的影响

为探究生物炭对设施土壤的改良作用,研究在2014年和2015年分别施用不同用量的生物炭对设施土壤化学性质及黄瓜生产的影响。[结果]研究表明：不同生物炭施用量对土壤速效钾和硝态氮含量作用效果差异显著,当季施用生物炭的处理明显增加土壤速效钾含量60~152 mg/kg,有效减缓了速效磷的下降趋势14.57%-18.42%,与对照相比提高了土壤有机碳的含量1.76~2.59倍,土壤pH值提高了0~0.22个单位,生物炭对降低表层土壤的电导率效果显著。施用生物炭能够增加黄瓜的产量和品质,果实中维生素C含量提高5.64%~13.26%,可溶性糖含量提高17.21%~40.73%,硝酸盐含量降低0.94%~8.34%。[结论]当季施用生物炭明显提高了土壤中有效养分的含量和黄瓜产量,改善了黄瓜品质,而施用生物炭1年后促进效果减弱。     

生物炭对潮土土壤肥力特征和氮肥利用效率的影响

为探讨生物炭对潮土土壤养分、作物产量及氮肥利用率的影响,设置不施肥不施生物炭(CK)、常规施肥(B0)、低量生物炭(B7.5,7 500 kg/hm²)、中量生物炭(B15,15 000 kg/hm²)和高量生物炭(B22.5,22 500 kg/hm²)5个处理,研究生物炭对潮土小麦产量和养分吸收,以及0～15、15～30 cm土层土壤养分含量的影响。结果表明,生物炭对土壤养分含量、小麦产量及氮肥利用率有显著影响。0～15、15～30 cm土层有机碳、全氮及有效钾含量均随生物炭用量增加而增加;0～15、15～30 cm土层土壤有效磷含量均以B15处理最大,较B0处理分别提高29.35%、19.92%。随生物炭用量的增加,小麦产量、千粒质量、穗粒数均呈先增后减趋势,以B15处理最大,2 a(2018—2019年)平均产量、千粒质量较B0处理分别提高31.05%、6.44%,穗粒数增加3.55粒。同时,氮肥农学效率和氮肥利用率均随生物炭用量的增加呈先增加后降低趋势,B15处理较B0处理氮肥农学效率提高6.88 kg/kg,...     

生物炭对东北酸性土养分含量、酶活性及大豆产量的影响

我国东北地区存在大面积的酸化土壤,其不良的化学性质严重地制约了作物产量的提升,生物炭可有效调控土壤的养分含量、增加作物产量已得到广泛认同。试验研究了不同用量的生物炭对酸性土化学性质、酶活性、大豆干物质积累及产量的影响。结果表明,生物炭可增加酸性土的全P、全S、全K、全C和C/N,降低Na含量,还可增加蔗糖酶、纤维素酶、蛋白酶和脲酶含量。生物炭增加了大豆干物质积累量和产量,并在15 t·hm~(-2)时达到最大值。