生物炭施用量对土壤改良及烤烟生长的影响

为了改良土壤容重,筛选优化生物炭施用量,以湖南烟区主要栽培品种云烟87为试验材料,通过大田试验研究3种不同的生物炭用量对田间土壤改良及烤烟生长的影响。结果表明,施用生物炭能够显著降低土壤容重,提高田间持水量,土壤容重与施炭量呈负相关,田间持水量与施炭量呈正相关。生物炭用量在3 750kg·hm~(-2)水平下,烤烟的植物学性状优良,干物质积累量大,烟株根系发达,根冠比协调,且氮肥利用率显著提高,但随着施炭量继续升高,烤烟的生长发育又相对受到抑制。综上所述,生物炭施用量为3 750kg·hm~(-2)较为适宜。本研究结果对利用生物炭改良植烟土壤,促进优质烟叶生产有一定的理论指导意义。     

生物质炭对酸性土壤改良作用的研究进展

由于生物质炭在农业和环境中的巨大应用前景和对土壤碳的增汇减排作用,近期成为土壤学家和环境学家研究的热点。本文综述了生物质炭对热带和亚热带地区酸性土壤的改良作用及其机制,总结了生物质炭对土壤肥力和养分有效性及作物生长和产量的影响的研究进展,分析了该领域未来的发展趋势,可为酸性土壤改良和管理提供参考。     

秸秆生物炭对葡萄园土壤改良效应及葡萄品质的影响

云南是我国长江以南重要的酿酒葡萄产地,其以红壤为主的葡萄园土壤粘度高、酸性强、养分含量偏低,制约了其葡萄酒品质的提高和规模的扩大。研究以秸秆生物炭为改良材料,设计常规施肥、生物炭+常规施肥2个处理的三年长期定位试验,研究了生物炭对葡萄园土壤改良、葡萄产量、品质三个方面的影响。结果表明:(1)施用秸秆生物炭能使葡萄园土壤容重降低9.40%,土壤含水量增加35.37%;(2)葡萄园土壤有机质、速效磷和速效钾含量随秸秆生物炭施用年份延长而逐年增加;(3)施用生物炭的第二年和第三年,葡萄产量分别增加了11.74%和20.07%;葡萄的总酸含量降低了6.30%和10.34%,总糖含量和糖酸比分别提高了6.29%和10.34%、13.51%和25.04%。可见将秸秆生物质炭应用于南方葡萄园土壤改良效果明显,具有一定推广前景。     

淹水条件下生物炭对污染土壤重金属有效性及养分含量的影响

以生物炭为改良剂,采用淹水培养方法研究不同添加量生物炭(BC)处理(1%,3%和5%)对污染土壤Zn、Cd、Pb、Cu有效性及养分含量的影响,并用毒性淋出试验(TCLP)法对其生态风险进行评价。结果表明:与对照相比,添加生物炭土壤中交换态Zn、Cd、Pb、Cu分别降低0.15%～24.11%,1.22%～16.09%,0.47%～21.51%,3.05%～77.30%,且表现为随生物炭施用量的增加其降低程度增大。TCLP态Zn、Cd、Pb、Cu含量分别降低0.74%～21.47%,6.67%～47.62%,2.02%～16.74%,0.29%～21.20%,且表现为随生物炭施用量的增加其降低程度增大。与对照相比,添加生物炭后土壤pH上升(-0.01)～0.35个单位,有机质、铵态氮和硝态氮分别增加0.09%～20.02%,1.59%～38.28%和2.74%～90.14%。土壤pH值与土壤交换态Cu含量呈显著负相关,有机质含量与交换态Zn含量呈显著负相关。淹水条件下污染土壤中施用生物炭可降低重金属Zn、Cd、Pb和Cu的有效性和生态风险,提高土壤养分含量,起到改良土壤作用。     

生物质炭对茶园土壤改良及茶叶品质的影响

近年来,茶树种植过程中化肥的超量施用造成茶园土壤酸化加剧和有机质含量降低等一系列问题,进而影响到茶叶的产量和品质。生物质炭一般呈碱性,具有含碳量高、比表面积大、高度生物化学稳定性和较强的吸附性能等特性,能够增加土壤碳储量,提高土壤pH值和养分有效性,对于茶园土壤固碳、土壤改良和抑制土壤氮磷流失、改善农产品品质等方面有较大作用。针对我国茶园土壤存在的主要问题,以生物质炭的特性及生物质炭改良土壤的作用机理为研究对象,重点阐述了生物质炭在茶园酸化土壤改良、土壤氮素淋失阻控、土壤固碳增汇等方面的效应,以及生物质炭提高茶叶产量和提升茶叶品质方面的作用机理。基于以上研究,展望了生物质炭在茶园管理方面的理论研究方向,为生物质炭在农业生产中的应用和推广提供科学依据。     

不同生物炭制备条件对重金属在秸秆生物炭中存留的影响

项目研究了重金属修复基地水稻、玉米、油菜、高粱4种修复材料秸秆的热重反应,并首次探讨了重金属修复材料在制备生物炭过程中,不同生物炭制备条件对重金属在生物炭中留存的影响。结果表明:四种秸秆热重反应变化趋势基本一致,失重主要发生在200～400℃之间,而在400～600℃区间,基本保持恒重。水稻秸秆失重率90%明显高于其他三种秸秆失重率75%。在不同终点温度条件下(350～550℃),重金属在生物炭中浓度有增加趋势,其百分比例均随温度的升高而降低,原料利用热值则在400℃最高。在不同升温速率和保温时间下,重金属在生物炭中的含量随升温速率升高和保温时间的延长而升高,生物炭得率和秸秆综合利用热值却随之下降。因此,秸秆生物炭制备过程中为获得较低重金属含量和高热值的生物炭,建议以400℃为终点温度,升温速率不宜过快,保温时间不宜过长,分别在1℃min^-1和1 h左右即可。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。     

不同水分条件下秸秆生物炭对高粱生长和养分含量的影响

【目的】 研究不同水分条件下秸秆生物炭对高粱生长、养分含量以及土壤理化性质和养分含量的影响,以探明秸秆生物炭对高粱生长的作用效果。 【方法】 以高粱“晋杂34号”为供试作物,石灰性褐土为供试土壤进行盆栽试验。试验设3个水分处理,分别为正常供水,田间持水量的85% (W₁);轻度胁迫,田间持水量的65%(W₂);重度胁迫,田间持水量的45% (W₃)。设5个秸秆生物炭添加量,分别占土壤干重的0、0.5%、1%、3%和6%。高粱出苗后70天调查株高,采集地上部 (茎和叶),测定生物量、N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn的含量,同时采集土样测定pH值、EC、有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性Ca和Mg、有效Fe、Mn、Cu和Zn的含量。 【结果】 干旱胁迫显著降低了高粱生物量和株高;施用0.5%秸秆生物炭显著增加了重度干旱胁迫条件下高粱生物量,但是当施用量 > 1%时不同水分条件下高粱生物量和株高均显著降低。干旱胁迫降低了高粱P含量,增加了K、Ca、Mn和Zn的含量;秸秆生物炭提高了高粱K和Zn含量,降低了N、P和Mg的含量;随着水分含量的减少,作物收获后土壤有效Mn和有效Zn含量降低;添加生物炭显著提高了土壤速效K和有效Zn的含量,但是当施用量大于1%时,土壤交换性Mg、有效Fe和有效Mn的含量显著降低。 【结论】 供试条件下,施用0.5%秸秆生物炭能够提高高粱钾和锌的含量,促进干旱胁迫条件下 (45%田间持水量) 高粱的生长,但过量施用 (> 1%) 会对高粱生长产生抑制作用。      

减肥条件下生物炭施用方式对土壤肥力及酶活性的影响

为研究生物炭逐年施加和一次性施入4年后对土壤肥力和酶活性的影响,采用定位试验设置100%(F1)、80%(F2)和60%(F3)推荐施肥量的三种施肥水平×四种施炭量(CK:0 t·hm~(-2),B1:2.6 t·hm~(-2)·a~(-1),B2:13 t·hm~(-2),B3:26 t·hm~(-2))共12个处理,分析土壤氮磷钾养分含量和酶活性指标的变化,其中B1处理逐年施加,B2和B3处理一次性施加。结果表明生物炭对土壤氮素提高效果显著,其中全氮含量较对照处理提高23.08%～52.25%,硝态氮含量是对照的1.80～2.46倍,并随施炭量提高而增加,提升效果优于铵态氮。60%推荐施肥条件下,施加13 t·hm~(-2)和26 t·hm~(-2)生物炭土壤速效磷含量分别高于不施炭对照84.99%和159.23%。土壤全钾含量未因生物炭加入发生显著变化,但是速效钾含量较对照提高了18.99%～61.24%。土壤酶活性主要受生物炭施加方式的影响:逐年施加生物炭(B1)显著提高了酸性磷酸酶活性,但降低了土壤脲酶和过氧化氢酶活性,而一次性施炭可提高土壤脲酶活性。研究表明,生物炭对土壤氮磷肥力和速效钾肥力均有一定的提升效果,其中对氮素的提高效果最理想,可弥补减肥40%引起的土壤氮素降低。逐年施炭对土壤酶活性影响显著,新鲜生物炭中所含物质是影响酶活性的主要因素。     

酸性土壤改良对不同种源的柚木生长的影响

在强酸性土壤上，柚木不能正常生长；用石灰、有机肥和复合肥改良土壤后，树木生长正常，但如不继续追肥，生长将显著下降；７７９４、８５０８号种源的柚木在改良后的土壤上了好；７７９４、８５０８和３０５４号种源的柚木表现出对酸尾土壤有一定的抗性；来自同一各种源的个体之间存在着显著的生长差异。     

土壤改良剂对酸性土壤改良的试验探究

采用土壤改良剂对酸性土壤进行改良处理,并检测土壤容重、pH值、微生物数量以及酶活性。结果表明:在酸性土壤施用土壤改良剂以后,能够有效的减小土壤容重,提升土壤的pH值,增加土壤中微生物的数量,还可以改善土壤酶活性,对于酸性土壤肥力的提升非常有利,取得了良好的土壤改良效果。在酸性土壤中土壤改良剂的施用量为200 g/m2时,可以起到改良酸性土壤的目的,明显的改善玉米生长情况,显著的提升玉米产量。     

花生壳生物炭对土壤改良、蔬菜增产及其持续效应研究

通过田间试验,一次性施入花生壳来源生物炭,研究其对土壤改良、蔬菜生长、蔬菜品质影响及其作用的持续效应,为土壤改良的应用提供科学依据。生物炭用量设置0、2.5、5、10 t·hm~(-2)4个水平,2014~2016年共进行16个月多茬上海青、油麦菜和生菜3种蔬菜轮作的田间试验,在各茬蔬菜收获时测定产量,并采集蔬菜样品测定可溶性糖、硝酸盐及Vc含量,同时采集各小区土壤样品测定pH值、碱解氮、有效磷、速效钾及有机碳含量。研究结果表明,不同用量花生壳生物炭可提高土壤pH值0.1~0.8单位,提高土壤有机碳1.4%~31.4%,使蔬菜增产6.2%~96.5%;但对蔬菜可溶性糖、硝酸盐及Vc含量没有明显影响。花生壳生物炭对前两茬蔬菜收获时的土壤速效钾含量具有显著提高作用,对以后各茬蔬菜收获时的土壤速效钾、所有茬次蔬菜收获时的土壤碱解氮及有效磷含量均没有明显影响。与对照处理相比,5 t·hm~(-2)花生壳生物炭施用效果最好,可提高土壤pH值0.3~0.8单位,提升土壤有机碳4.6%~19.0%,增产蔬菜7.9%~96.5%。连续种植多茬蔬菜后,5 t·hm~(-2)花生壳生物炭处理的土壤pH值仍然比对照处理提高16.9%、土壤有机碳提升8.5%,蔬菜产量增加18.7%。因此,一次性施用适量花生壳生物炭在16个月内对连续多茬蔬菜试验具有持续增产和改土作用。     

生物质炭基肥缓释性能及对土壤改良的研究进展

生物质炭基肥是以生物质炭为基质,与有机、无机肥料配制而成的新型生态环保缓释肥料,也作为土壤改良剂应用于农业生产中,近年来受到农业与环保领域的广泛关注和研究应用.本文讨论了生物质炭基肥缓释性能机制及影响因素,生物质炭基肥的缓释性能在很大程度上取决于磷、氮、钾元素与生物质炭的结合方式.主要结合方式包括静电吸附、络合、矿化等...     

生物炭对土壤水分特征及水胁迫条件下高粱生长的影响

为明确生物炭对土壤水分有效性及作物生长的影响,采用室内模拟和盆栽试验,研究了不同生物炭添加比例(0,0.5%,1%,3%和6%(w/w))对土壤水分特征和水胁迫(相对含水量45%)条件下高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)苗期生长的影响。结果表明,随生物炭添加比例增加,土壤吸湿系数、凋萎湿度、田间持水量、饱和含水量、土壤毛管孔隙和总孔隙度呈增加趋势,而容重降低;生物炭明显提高了土壤的EC值,0,0.5%,1%,3%和6%处理分别为0.16,0.33,0.47,0.89,1.58mS/cm。添加生物炭在一定程度上能够控制土壤的水分蒸发,提高土壤保水能力和土壤的有效水含量,但在相同含水量下土壤水的有效性降低。在水分胁迫条件下,6%处理提高了高粱叶片相对含水量,但其植株水势最低,同时蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和净光合速率最低;0.5%处理叶水势最高,蒸腾速率、气孔导度和净光合速率较高,同时干物质累积最大,表明施用0.5%的生物炭能够改善土壤水分环境,促进水胁迫条件下高粱生长。     

生物炭对淹水土壤中溶解性有机质含量及组成特征的影响

为了探究生物炭对土壤中溶解性有机质(DOM)的影响,采用向水稻土中添加生物炭的厌氧泥浆培养试验,分析添加生物炭后对不同培养阶段的厌氧泥浆中水溶性有机碳(DOC)含量、DOM组成、荧光光谱特性及土壤中Fe(III)还原特征的影响。结果表明:添加生物炭可增加水稻土中DOC含量及影响紫外光谱特征值(SUVA₂₅₄),引起DOM组分种类和相对含量变化,不同类型土壤间的变化存在差异,酸性水稻土中的作用更为明显。水稻土中Fe(III)的还原效率在添加生物炭下得到促进,同时对土壤的初始pH也产生一定影响。相关分析结果揭示添加生物炭可通过调节SUVA₂₅₄、DOM组成和体系pH,从而影响厌氧水稻土中的硝酸盐还原、铁还原及产甲烷过程。     

生物炭对土壤不同形态钾素含量的影响及机制初探

为了探讨生物炭对土壤不同形态钾素含量的影响及其机理,通过土壤培养试验,设置空白对照(CK)、1%含量生物炭(B1)、2%含量生物炭(B2)、3%含量生物炭(B3)四个生物炭水平。研究了施用生物炭对于我国南方两种不同土壤(黄棕壤和灰潮土)不同形态钾素含量变化差异及理化性质差异的影响。结果表明:按土壤质量施加1%、2%和3%的生物炭均能提高两种土壤各有效态钾含量水平,并且在此范围内有效态钾含量有随生物炭用量的增加而增加的趋势。但是不同土壤有效态钾增加量有所不同,黄棕壤有效态钾增加量要高于灰潮土。分析认为供试土壤有效钾含量增加的主要原因是生物炭中所含有的钾素直接带入以及生物炭施入后引起土壤理化性质、解钾菌数量等的变化,间接提高了一部分土壤吸附固定态钾的有效性。     

生物炭及炭基肥对棕壤持水能力的影响

通过连续6年微区定位试验,以传统的土壤培肥方式作为对照,探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤保水作用的影响,为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始,连续6年进行了花生微区田间试验（2 m²）。试验设4个处理,分别为秸秆还田+NPK（CS）、施用猪厩肥+NPK（PMC）、生物炭+NPK（BIO）和炭基肥（BF）处理,在2014年花生的生育期间测定了表层土壤含水量、水分累积蒸发量和土壤理化性质。研究表明:土壤水分含量充足时,BIO和BF处理含水量与PMC处理接近,都高于CS处理;土壤含水量较低时,BIO和BF处理含水量低于CS和PMC处理。与秸秆还田和施用猪厩肥相比,生物炭处理可提高土壤供水数量但降低土壤保水能力。炭基肥处理降低了土壤供水数量和保水能力。     

添加生物炭对酸性红壤中玉米生长和氮素利用率的影响

Biochar added to soil can improve crop growth through both direct and indirect effects, particularly in acidic, highly weathered soils in subtropical and tropical regions. However, the mechanisms of biochar improving crop growth are not well understood. The objectives of this study were i） to determine the crop responses to biochar addition and ii） to understand the effect of biochar addition on N use efficiency. Seven acidic red soils varying in texture, p H, and soil nutrient were taken from southern China and subjected to four treatments： zero biochar and fertilizer as a control（CK）, 10 g kg-1biochar（BC）, NPK fertilizers（NPK）, and 10 g kg-1biochar plus NPK fertilizers（BC＋NPK）.15N-labeled fertilizer was used as a tracer to assess N use efficiency. After a 46-d pot experiment,biochar addition increased soil p H and available P, and decreased soil exchangable Al3＋, but did not impact soil availabe N and cation exchange capacity（P 〉 0.05）. The N use efficiency and N retained in the soil were not significantly affected by biochar application except for the soil with the lowest available P（3.81 mg kg-1） and highest exchanageable Al3＋（4.54 cmol kg-1）. Greater maize biomass was observed in all soils amended with biochar compared to soils without biochar（BC vs. CK, BC＋NPK vs. NPK）. This agronomic effect was negatively related to the concentration of soil exchangeable Al3＋（P 〈 0.1）. The results of this study implied that the liming effect of biochar improved plant growth through alleviating Al toxicity and P deficiency, especially in poor acidic red soils.     

不同土壤改良材料对碱性土壤pH值的影响试验

试验研究硫酸亚铁、高位泥炭、椰糠和蚯蚓肥4种酸性改良材料对碱性土壤pH值的影响,以期为城市园林绿地土壤的管理养护提供了技术支撑。初步结果表明:硫酸亚铁的改良效果最好,高位泥炭和椰糠的改良效果次之,蚯蚓肥的改良效果最差。当土壤pH值在8.5左右,改良土壤深度在30 cm左右,要在3个月后将土壤pH值降至7.5以下,需单独施用硫酸亚铁0.8～1 kg·m~(-2)或高位泥炭5～8 kg·m~(-2)或椰糠8～10 kg·m~(-2)或蚯蚓肥8～10 kg·m~(-2)。     

鸡粪生物炭的制备及其对硒镉伴生酸性土壤的改良效果研究

为探究鸡粪生物炭(JF-BC)的高效制备及其对恩施地区硒镉伴生酸性土壤改良的效果,通过优化限氧热解技术中温度、时长参数制备高吸附性能鸡粪生物炭,通过为期52 d的室内恒温恒湿土壤培养试验探究不同添加量JF-BC(未添加记作CK,2%添加量记作2%BC,4%添加量记作4%BC)对土壤理化性质的影响及动态进程。试验结果表明,热解温度700℃、热解1.5 h,制备的JF-BC产品pH最高,镉吸附性能最优。产品对于4≤pH≤8的Cd2+溶液具有稳定吸附效果,吸附量为244.81～248.22 mg·g-1。2%BC及4%BC处理均使得培养的土壤由酸性提升至中性或弱碱性。培养第3 d,2%BC和4%BC处理有机质、有效磷、速效钾含量较CK显著提升29.19%和56.90%、425.4%和449.09%、884.11%和1475.82%,培养过程中效果稳定持续;培养过程中2%BC处理碱解氮较CK显著提升,4%BC与CK无显著性差异。培养第52 d,4%BC土壤阳离子交换量较CK显著提升45.34%。培养过程中,2%BC及4%BC处理土壤有效镉逐渐降低,较CK最高降低32.32%,4%BC处理有效硒有所增加,较CK最高增加26.47%。JF-BC能有效改善恩施地区土壤的pH、有机质、阳离子交换量等化学性质,提升土壤磷、钾肥力,降低镉的有效性,提高硒的活化率,4%添加量改良效果更佳。但当JF-BC大量施用时,要注意氮素的补充及磷、钾素减量。此研究对改良恩施地区土壤酸化、提高硒利用率并抑制镉迁移转化提供有益探索。