固定化改性生物质炭模拟吸附水体硝态氮潜力研究

为了有效去除水体硝态氮污染,对两种生物质炭(花生壳炭、小麦秸秆炭)进行铁改性处理,研究其对硝态氮吸附特性,考察吸附时间、硝态氮初始浓度、p H、生物质炭添加量和共存离子对改性生物质炭吸附效果的影响。在此基础上,为解决粉末态生物质炭易随水流失的问题,对改性生物质炭进行固定化处理,探索固定化改性生物质炭对硝态氮吸附潜力。研究结果表明,改性生物质炭对硝态氮的吸附主要发生在前6 h,并在24 h左右达到吸附平衡,其吸附量随着水溶液中硝态氮浓度的上升而升高,改性花生壳炭和小麦秸秆炭对硝态氮最大吸附潜力分别为2674、1285 mg N·kg-1,且酸性至中性条件有利于改性生物质炭对硝态氮的吸附。在20 mg·L-1的硝态氮溶液中,改性花生壳炭和小麦秸秆炭的适宜固液比分别为10、28 g·L-1,其去除率达到80%。当包埋载体海藻酸钠浓度为2%、改性生物质炭含量为0.1 g·m L-1时,固定化改性生物质炭微球成形完整,对硝态氮具有较强的吸附能力,固定化并未显著降低改性生物质炭的吸附性能。因此,固定化改性生物质炭能有效吸附水体硝态氮,为污水处理厂尾水等低污染水硝态氮去除提供有效的技术方法。     

生物质炭对土壤硝态氮淋洗的影响

在过去10年中,施用生物质炭降低氮素淋洗正逐渐成为研究热点。为全面总结分析生物质炭在降低农田土壤硝态氮淋洗方面的影响,本文收集了2010-2016年在中国知网和Web of science上发表的相关中英文文献41篇,采用加权平均法对数据进行处理。结果表明：在农业生产过程中,86%的研究数据表明施入生物质炭可降低土壤硝态氮淋洗,且降低比例随生物质炭施入量的增加而升高。同时,98.2%的研究数据显示生物质炭的施入可以减少土壤水分淋溶体积,平均降幅达10.0%。生物质炭的施用效果以在中性土壤（pH=6.48）为最佳,硝态氮的淋失减少量达30.7%。研究表明,生物质炭可以降低土壤硝态氮的淋洗,平均降幅达24.6%,其淋洗效果主要与生物质炭施用量及原材料有关,此外土壤类型、土壤酸碱度等也是相关影响因素。但是目前关于生物质炭对硝态氮淋洗的研究主要集中在室内土柱模拟,未来仍需长期的田间定位试验来进一步验证其作用效果。     

改性芦苇生物质炭对水中硝态氮的吸附特性

以芦苇为研究对象,采用负载铁盐的方法制备新型铁改性生物质炭,用于水体中硝态氮的去除。结合扫描电镜和红外光谱分析对芦苇生物质炭进行表征,探究不同改性方法、铁炭比、芦苇生物质炭投加量、pH值和共存离子等因素对芦苇生物质炭吸附硝态氮的影响,分析芦苇生物质炭的吸附动力学与吸附等温线特性。结果表明,超声静置的铁改性芦苇生物质炭记为CS-LWC吸附能力最强,在200 m L初始浓度为20 mg/L硝态氮溶液中投加1. 4 g CSLWC,对氮的去除率为85. 28%;酸性条件有助于铁改性芦苇生物质炭对硝态氮的吸附,而共存阴离子Cl-、H_2PO_4-、CO_32-会抑制其吸附; CS-LWC对水体中硝态氮的吸附过程符合准二级动力学模型,其饱和吸附量为3. 442 mg/g;吸附行为与Langmiur等温模型相符,为单层吸附。     

生物质炭对氮转化过程及其功能微生物影响研究进展

生物质炭孔隙发达,比表面积大,稳定性高,吸附性能强,表面微量元素及官能团丰富,对污水处理及土壤氮转化过程及功能微生物的演变起着重要作用.本文在分析氮循环途径的基础上,从废水、土壤2个主要环境探讨了生物质炭对氮转化过程及效率的影响,综述了生物质炭添加对环境中氮转化微生物群落结构及其功能基因影响的最新研究进展,认为生物质炭...     

不同水分条件下生物质炭对湿地土壤氮素矿化的影响

为了探明不同土壤水分条件下添加不同裂解温度和洗涤处理的生物质炭对湿地土壤氮素矿化的影响,通过720 d的室内培养法,研究了3种水分条件下(干湿交替、75%田间持水量、淹水),添加4种生物质炭(350WX:裂解温度为350℃的未洗涤生物质炭;600WX:裂解温度为600℃的未洗涤生物质炭;350X:裂解温度为350℃的洗涤生物质炭;600X:裂解温度为600℃的洗涤生物质炭)的湿地土壤矿质态氮差异特征。结果表明:与对照土壤相比,干湿交替和75%田间持水量条件下培养360 d后,添加生物质炭的土壤矿质态氮含量分别平均下降了64.62%和27.64%,氮素净矿化速率分别平均下降了82.9%和36.1%,且生物质炭对土壤氮素矿化作用的抑制率为正值;而淹水条件下,培养120 d和240 d,添加生物质炭的土壤矿质态氮含量和净矿化速率低于对照土壤,分别下降了14.93%和21.30%,且生物质炭对土壤氮素矿化作用的抑制率也为正值,但培养360 d时,高于对照土壤且平均分别增加了49.16%和176.22%,矿化作用的抑制率为负值。3种水分条件下,总体上土壤矿质态氮含量和净矿化速率均表现为添加裂解温度为350℃生物质炭的土壤大于添加裂解温度为600℃生物质炭的土壤,其中75%田间持水量条件下添加洗涤处理的生物质炭土壤大于未洗涤处理的生物质炭土壤。本研究结果表明,生物质炭施用对土壤氮素矿化抑制或促进作用受土壤水分影响,同时又深受施用时间长短、生物质炭裂解温度以及生物质炭洗涤处理的影响。     

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。     

生物质炭对旱作春玉米农田N2O排放的效应

通过田间试验,采用密闭式静态暗箱-气相色谱法研究不同生物质炭添加量(0、10、20、30t·hm-2)对黄土旱塬旱作春玉米农田N2O排放的影响。结果表明:生物质炭添加降低了施氮农田春玉米生长季N2O排放通量峰值和排放总量,添加30、20、10 t·hm-2生物质炭的三个处理N2O排放总量比不添加生物质炭的处理分别降低19.24%、9.89%、3.40%,其中添加30 t·hm-2生物质炭处理降低显著(P0.05),但添加20 t·hm-2的生物质炭未对不施氮农田N2O排放通量和总量产生显著影响。无论添加生物质炭与否,生长季不施氮处理的N2O排放通量和总量均显著低于施氮处理。添加生物质炭不同程度提升了农田0 cm和10 cm土壤温度,减少了施氮处理0~20cm土壤NH+4-N和NO-3-N含量,但对农田0~20 cm土层土壤含水量影响不显著。相关分析表明,试验农田N2O的排放通量与0~20 cm土层土壤NO-3-N和NH+4-N含量、含水量均呈极显著正相关关系(P0.001),与0 cm与10 cm土壤温度呈负相关关系。添加生物质炭后矿质氮含量的减少可能是旱作春玉米农田N2O排放减少的主要原因。     

不同生物质炭对酸化茶园土壤N2O和CO2排放的影响

为了研究不同生物质炭对酸化茶园土壤温室气体排放的影响,采用原料为小麦秸秆、柳树枝、椰壳3种生物质炭,通过室内培养试验来探究不同生物质炭对茶园土壤性质及N_2O、CO_2排放特征的影响。试验中生物质炭添加量为20 g·kg~(-1),同时设置了施氮肥处理,采用尿素作为外加氮源,施氮量为100 mg·kg~(-1)。结果表明,施加生物质炭提高了酸化茶园土壤pH值,柳树枝生物质炭处理土壤pH值最高为6.71,显著高于其他处理。不同生物质炭对土壤DOC含量的影响效果存在差异,柳树枝生物质炭使土壤DOC平均含量增加了95.6%,椰壳生物质炭使土壤DOC含量降低36.1%,小麦秸秆生物质炭则影响不显著。生物质炭通过抑制土壤硝化和反硝化作用降低土壤N_2O的排放,椰壳生物质炭降低N_2O排放比例达91.7%,减排效果最显著。在施氮条件下柳树枝生物质炭对土壤N_2O的减排效果显著低于小麦秸秆和椰壳生物质炭。土壤CO_2的排放通量与pH值、DOC含量均呈极显著正相关,生物质炭促进了土壤CO_2的排放,柳树枝生物质炭处理CO_2的排放显著高于其他处理。此外,外加氮源降低了土壤pH值,增加了土壤N_2O的排放,但是对土壤DOC含量变化无显著影响。     

生物炭对冻融黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响

为了深入研究冻融条件下生物质炭对东北黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响效果,为解决冻融作用下黑土中无机氮素的淋失问题提供科学依据,采用室内模拟土柱淋溶实验方法研究了生物质炭对经过不同冻融循环次数处理土壤中铵态氮和硝态氮淋失的影响。研究结果表明:冻融会增加土壤氮素的淋失,且淋失量与冻融次数有关,施加生物质炭可以有效降低土壤因冻融作用引起的氮素淋失;玉米秸秆炭对无机氮素淋失降低率在76.15%~85.79%之间,树枝炭在55.26%~68.09%之间,可以看出玉米秸秆炭持氮效果较树枝炭更好;在冻融次数分别为3和1时,玉米秸秆炭和树枝炭持氮能力最强;两种生物质炭对铵态氮的固持能力均优于硝态氮。     

生物质炭改善土壤矿质营养吸收的研究进展及作用机制分析

土壤矿质营养物质的均衡高效吸收对于作物的产质量具有重要意义。生物质炭所具有的特殊结构及富含碳的特性能够改善作物对矿质营养的吸收与利用。近年来,国内外对生物质炭改善土壤理化特性、促进作物矿质营养吸收、提高肥料利用效率等方面的研究日益深入。本文系统地论述了生物质炭的理化特性及生物质炭对土壤矿质营养物质吸收利用影响的研究进展,发现生物质炭能够促进植物对氮、磷、钾等营养元素的吸收与利用。在此基础上,探讨了生物质炭改善土壤矿质营养吸收的机制,为生物质炭在土壤改良与化肥减施技术方面的应用提供了理论依据。     

芦苇地下生物量垂直分布规律性研究

[目的]探讨干旱区盐渍化严重地区芦苇与盐分关系,揭示芦苇地下生物量垂直分布规律。[方法]通过野外调查、野外实地采样得到了较准确的芦苇种群地下生物量数据,利用统计学和生态学相结合的方法分析了芦苇地下生物量的垂直分布。通过试验测定了芦苇湿地有机碳和全氮的含量,求取了C/N比值,并分析了三者之间的相关性模型。[结果]芦苇种群地下总的生物量集中在10~40 cm土层,粗根在总的生物量中起明显的决定性作用。有机碳和全氮总体变化呈下降趋势,50 cm以下土壤有机碳和全氮变化趋势稳定。土壤有机碳与全氮含量呈显著正相关。[结论]为干旱区盐渍化地区芦苇地下生物量的获取提供了理论依据。     

不同培肥作用下黑土碳氮功能耦合效应的研究

研究在不同培肥作用下黑土土壤有机质,全氮,微生物量碳、氮,可溶性碳、氮含量的变化,初步对黑土土壤生态系统碳氮功能耦合进行研究.结果表明,与对照相比,农肥处理对土壤有机质和全氮含量有显著的促进作用,而化肥处理对土壤全氮含量提高不明显;土壤耕作层的有机质和全氮,土壤微生物量碳氮及土壤可溶性碳氮均表现出显著的正相关;农肥处理...     

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。     

茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征

 【目的】弄清茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征,以期反映退耕还茶模式对土壤团聚体及其养分循环的影响,为协调区域土地利用及退耕还林（茶）工程的实施提供依据。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,以撂荒地和桉树人工林为对照,就茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征进行了研究。【结果】（1）茶园和对照撂荒地、桉树人工林土壤团聚体中有机碳含量基本随团聚体直径的减小而增加,最大值均集中于＜0.25 mm团聚体中;（2）茶园及对照地土壤微生物量碳、氮含量则基本随团聚体直径的减小而降低,其中茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮含量最大值分布于5—2 mm团聚体中,茶园土壤除了＜0.25 mm团聚体外,其微生物量碳、氮的含量均高于撂荒地和桉树人工林同直径团聚体;（3）茶园及对照地土壤团聚体微生物熵基本随团聚体直径的减小而降低,其中茶园土壤团聚体微生物熵最大值分布于5—2 mm团聚体中,其分布规律与微生物量碳、氮基本一致。【结论】与撂荒地、桉树人工林相比,茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮较为丰富,大团聚体中的含量尤为突出,表明退耕还茶是研究区一种较为理想的退耕模式。     

地膜覆盖及不同施肥处理对土壤微生物量碳和氮的影响

采用培养熏蒸-提取法测定了不同施肥处理和长期地膜覆盖条件下土壤微生物量碳和氮的含量。结果表明:长期不同施肥处理对土壤微生物量碳和氮产生显著影响。长期施有机肥和有机无机肥配合施用使土壤微生物量碳平均提高102.6%和60.1%,使土壤微生物量氮平均提高107%和41.2%;施氮肥处理则使土壤微生物量碳平均降低30.8%,使微生物量氮平均降低1.46%。地膜覆盖对土壤微生物量碳和氮影响不显著,不同施肥处理覆膜后变化趋势不同。其中,对照、N4及M4N2P1处理土壤微生物量碳覆膜后平均升高20.4%、44.6%和12.9%,土壤微生物量氮平均升高22.9%、12.7%和56.5%;而M4处理土壤微生物量碳覆膜后平均降低27.5%,微生物量氮平均降低31.2%。另外,长期施用有机肥可以提高微生物对肥料的利用率,而长期施氮肥则降低其利用率;长期地膜覆盖可使土壤微生物对肥料固作用更加明显。     

黔中岩溶区不同土层厚度土壤碳、氮、磷含量及其转化酶的活性

为了解喀斯特地区不同土层厚度下土壤营养元素的含量及转化过程,以不同土层厚度的土壤为对象,采用野外采样及室内分析方法,研究不同土层厚度土壤碳、氮、磷含量及其转化酶活性。结果表明:随着土层厚度的增加,喀斯特地区土壤有机碳含量逐渐增加,白云岩发育土壤有机碳含量差异较大;速效磷含量依次为中土厚土薄土,中土的速效磷含量最高;而碱解氮则在薄土中含量最高。随着土层厚度的增加,土壤中微生物量碳、氮、磷及其转化酶活性逐渐增加。     

容重、含水量和播期对苗期玉米根际土壤酶活性及微生物量碳和氮的影响

通过盆栽试验方法,研究不同容重、含水量及分期播种对玉米苗期根际土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)和微生物量碳、氮的变化规律。结果表明:容重、含水量、分期播种及三者交互对玉米苗期根际土壤微生物酶活性及微生物量碳、氮含量作用显著。晚播、高含水量能显著提高玉米苗期根际土壤酶活性、微生物量碳和氮含量。对于根际土壤微生物活性,最适容重为1.3 g/cm~3,最佳处理为B_(1.3)M_(70)T_2。     

不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与土壤和植株养分的关系

【目的】 研究不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同时期枣园土壤和植株养分的关系,为南疆红枣高产提供土壤管理的理论依据。【方法】 选取南疆高中低3种不同产量水平的枣园为研究对象,采用田间试验,研究不同时期不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同土层和植株氮、磷、钾养分含量之间的关系。【结果】 土壤碱解氮、速效磷含量随着土壤深度的增加逐渐降低,而速效钾含量逐渐升高。土壤微生物量碳(MBC)和土壤微生物量氮(MBD)含量之间呈极显著正相关,相关系数为0.836 7;土壤微生物量碳与骏枣展叶期0~20 cm土层速效钾含量呈显著正相关,与果实膨大期20~40 cm土层速效钾含量呈显著正相关关系。【结论】 枣园土壤微生物量碳、氮及各养分含量均保持在良好水平,土壤养分及植株养分能对微生物量碳、氮产生显著影响。     

青海湖小泊湖湿地不同群落土壤有机碳、氮研究

[目的]研究小泊湖湿地不同群落下土壤SOC、N的剖面分布规律。[方法]选取高寒湿地生态系统下的青海湖小泊湖湿地作为研究对象,对不同群落类型土壤SOC、N的含量及在土壤剖面中的垂直分布特征及差异性进行分析。[结果]研究区不同群落类型下土壤SOC及N含量差异显著;SOC和N含量在剖面分布上表现为表层大于底层;SOC在剖面的变异系数大于土壤N的变异系数。[结论]研究区土壤有机质的腐殖化程度越高,有机碳含量越大,有机氮越容易矿化,土壤碳氮比相对较低。     

不同林龄人工橘林土壤微生物区系的研究

[目的]了解三峡库区宜昌市郊区不同种植年限的人工橘林土壤微生物区系的变化。[方法]以种植年限不同的3个橘林土壤为研究对象,采用常规方法测定土壤pH、土壤微生物生物量碳、微生物生物量、氮和土壤主要养分含量,采用平板稀释法测定土壤三大类微生物区系的数量。[结果]随着种植年限的增加,不同林龄人工橘林的土壤酸化程度加剧,土壤有机质和全氮含量先增加后降低。土壤微生物总数量呈下降趋势,其中细菌数量显著降低,放线菌数量变化不大,而真菌数量显著增加,土壤中细菌和真菌的比值(B/F)呈现降低趋势。土壤微生物生物量碳在小范围内波动,而土壤微生物生物量氮显著降低。[结论]随着种植年限的增加,土壤pH降低,影响土壤微生物区系、土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮和土壤主要养分的变化,进而影响土壤功能的正常发挥。