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。     

花生秸秆生物炭输入对棕壤中铜形态转化及其有效性的影响

人工模拟铜污染棕壤,通过添加不同裂解温度(350℃、500℃和650℃)和不同施用量(2%和4%)的花生秸秆生物炭,探究生物炭输入对土壤pH和铜形态(Tessier连续提取法)的影响,分析生物炭输入对棕壤铜生物有效性的影响机制。结果表明:随着制备温度的升高,生物炭产率、平均孔径减小,pH、灰分、阳离子交换量(CEC)和比表面积增大;施加生物炭提高了土壤pH,土壤pH与交换态铜含量成负相关,且随生物炭裂解温度和添加量的增加而升高;施炭量一定条件下,随着输入生物炭裂解温度的升高,土壤交换态铜、铁锰氧化物结合态铜含量显著减少(P0.05),有机化合态铜含量显著增加(P0.05),残渣态含量增多,其中650℃裂解温度生物炭处理对降低土壤铜有效性效果最好;在相同的裂解温度下,随着施炭量增加,土壤交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜含量减少,有机化合态铜和残渣态铜含量增多,其中以4%施炭量处理对降低土壤有效态铜的效果最优。研究结果表明,生物炭裂解温度和添加量是影响棕壤pH和铜生物有效性的因子,其中SP4-650处理最有利于降低棕壤中铜生物有效性。     

不同氮肥处理对污染红壤中铜有效性的影响

通过室内培养试验,发现不同氮肥处理对污染红壤中铜有效性有显著影响。在培养前期(0~15 d),施用尿素显著降低了红壤水溶态铜和有效态铜含量,而施用硫酸铵和硝酸钙则显著提高了水溶态铜含量,且硝酸钙的作用显著大于硫酸铵,但这两种氮肥对红壤有效态铜含量影响较小;培养60 d后,尿素对该红壤两种形态铜的抑制效应逐渐转为正效应,且硫酸铵的促进作用更为显著;硝酸钙对红壤两种形态铜的促进作用不如尿素。氮肥的施用量对两种形态铜也具有显著影响。同一施氮水平下,水溶态铜含量和有效态铜含量在不同氮肥处理间均达显著差异(硫酸铵>尿素>硝酸钙)。不同氮肥影响红壤铜有效性的主要机制是土壤pH的变化,红壤水溶态铜和有效态铜含量均与pH呈极显著负相关。     

生物炭对土壤钾素生物有效性影响的研究进展

土壤缺钾已成为影响作物产量和品质,限制我国农业可持续发展的重要因素之一,亟待深入开展如何提高土壤钾素生物有效性的相关研究。本文收集整理了近年来研究者比较感兴趣的生物炭对土壤肥力,特别是对土壤钾素生物有效性影响的相关资料,从生物炭影响土壤温度、水分、p H值、阳离子交换量、微生物生物量与活性、作物根系生长与活动等方面论述了生物炭影响土壤钾素生物有效性的可能机理,并提出了今后需要深入研究的方面。     

溶解性有机物对土壤中铜生物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了模拟铜污染土壤中溶解性有机物（DOM）对红壤、褐土和黑土3种不同类型土壤中小油菜（Brassia campestris）的生长及对Cu生物有效性的影响。结果表明,随着DOM的加入,黑土和红壤中小油菜的出苗率均有所下降,尤其是当DOM添加量大于100mgC·kg^-1时,红壤中小油菜出苗率显著降低（P〈0.05）,而对褐土的出苗率影响不大;供试3种土壤中小油菜生物量均呈先上升后下降的趋势,其在DOM添加量为50mgC·kg^-1时生物量达到最大,但比较而言,3种土壤中小油菜生物量由大至小的顺序为：黑土〉褐土〉红壤;随着土壤中添加DOM浓度的升高,小油菜植株体内铜浓度大致呈现不断增加的趋势,且3种土壤中植株体内的铜浓度均在DOM添加量为200mgC·kg^-1时达最高值,与对照处理及添加量为50mgC·kg^-1处理间差异显著（P〈0.05）;土壤中有效态Cu含量则随DOM量的增加呈不断升高趋势,3种供试土壤有效态Cu含量以红壤最高,当DOM添加量为0-100mgC·kg^-1时,褐土中有效态铜含量高于黑土;而当DOM添加量为150-200mgC·kg^-1时,黑土中的有效态铜含量却高于褐土。这表明随着外源性DOM进入土壤,可导致土壤中Cu的生物有效性不断发生变化,从而直接影响作物的生长以及作物对Cu的吸收。     

谷壳生物炭与石灰石组配对土壤中Cd有效性的影响

通过水稻盆栽实验,研究了不同添加量的组配改良剂谷壳生物炭和石灰石(TS)对Cd污染土壤的修复效果及水稻对Cd吸收累积的影响。结果表明:(1)添加TS(2~4 g kg~(-1))能显著提高土壤pH值,与对照相比,Cd含量为0.5 mg kg~(-1)和5.0 mg kg~(-1)土壤pH值分别增加了0.69~1.38和0.70~1.12个单位;(2)TS能显著降低土壤中Cd的生物有效性,在Cd含量为0.5 mg kg~(-1)和5.0 mg kg~(-1)土壤中,添加量为2~4 g kg~(-1)时,能使Cd的Ca Cl2提取态含量分别降低13.3%~86.7%和12.2%~73.6%,使Cd的TCLP提取态含量分别降低52.9%~76.5%和37.1%~76.8%;(3)添加TS(2~4 g kg~(-1))能显著降低水稻根系、秸秆、糙米对Cd的吸收累积,在2种不同Cd含量的土壤中(0.5 mg kg~(-1)和5.0 mg kg~(-1)),使糙米Cd含量分别降低了40.8%~60.0%和49.9%~86.6%,糙米Cd含量低于国家食品卫生标准0.2 mg kg~(-1)的限制。     

连二亚硫酸钠对铬污染土壤修复条件优化及生物有效性研究

选用连二亚硫酸钠作为修复药剂,通过正交试验,探讨了药剂量、水土比、养护时间及搅拌时间等4个因素对该药剂修复铬污染土壤效果的影响,并基于肠胃模拟方法,考察了修复前后土壤中铬的生物有效性变化,并评估其健康风险。结果表明,就铬污染土壤而言,药剂量对修复后土壤的六价铬浸出浓度影响最大,其他因素次之。达到较好修复效果的最佳修复条件为药剂量为8%、水土比为0.5、养护时间为1天、搅拌时间为15 min。药剂修复后土壤的六价铬生物有效性大幅降低,降幅为63.21%~84.67%,六价铬致癌风险降幅达81.7%,有效降低人体健康风险。     

土壤中汞生物有效性的研究

小麦思苗实验表明,小麦幼苗根主要吸收土壤中小分子有机质结合的汞（ＦＡ结合态汞）,并在根部累积,其他开矿汞可以结合为ＦＡ结合态,表现为间接作用,残渣态汞是植物根吸收的库源。在实验条件下,小麦幼苗叶片可以很快吸收土壤中挥发出来的汞,并在茎叶中积累,土壤汞植物利用率氏,可被带出土主汞量有限。     

施用生物炭对红壤富硒区硒生物有效性的影响

研究生物炭调理措施对红壤区富硒土壤硒形态及硒生物有效性的影响,为富硒土壤硒活化及硒资源高效利用提供理论依据。通过盆栽试验,连续开展三批玉米苗期研究,设置3个生物炭添加水平：土壤质量0.5%(T1)、1.0%(T2)和1.5%(T3),以不添加生物炭处理为对照（CK）,分析生物炭添加对土壤硒形态及玉米硒素营养的影响。结果表明：施用生物炭后,T1、T2和T3的可溶态硒分别平均提高0.46、0.42和0.43个百分点;可交换态硒分别平均提高0.61、1.66和1.50个百分点;降低了铁锰氧化物结合态硒的比例;有机结合态硒比例先降低后逐渐提高,残渣态硒比例则先提高后逐渐降低。玉米根系硒含量与土壤可溶态、可交换态及有效硒含量均呈显著线性正相关,玉米茎叶硒含量与土壤各硒形态之间的相关性不显著。施用生物炭能提高玉米植株体内的硒累积量,T1、T2和T3处理玉米植株平均硒累积量分别比CK提高9.46%、31.00%和21.22%。可见,在红壤上施用生物炭能有效提高土壤硒的生物有效性并促进硒在植物体内的累积,其中以添加土壤质量1.0%的生物炭效果最好。     

生物炭对不同酸化水平稻田土壤性质和重金属Cu、Cd有效性影响

针对南方稻田土壤酸化严重,导致养分流失有毒重金属活化,严重影响稻米质量安全的重大现实问题。以水稻秸秆和谷壳等农业废弃物为原料制备生物炭(分别记为RSC和RHC),研究不同原料生物炭对酸化土壤改良及其对重金属有效性的影响。设置3个生物炭用量(0,20,50 g/kg,分别记为CK、C1、C2),4种土壤酸化水平(pH 4.01,4.25,4.33,4.58,分别记为L1、L2、L3、L4),生物炭与重金属污染土壤共同培养60天后测定土壤pH、全氮、有机质、有效磷、速效钾和有效态Cu、Cd含量。结果表明:RSC对酸化土壤pH的改良效果明显优于RHC,且施炭量越高提高幅度越大,RSC的C2处理使4种酸度水平的土壤pH分别提高了0.68,0.97,1.29,1.71个单位。2种生物炭均能提高土壤的全氮、有效磷、速效钾和有机质含量,其中各施炭处理有机质显著提高,尤以速效钾的增幅最为显著,RSC对4种养分的提高均优于RHC。RHC对土壤有效态Cu含量无显著影响;RSC的C2较C1处理更能降低土壤中有效态Cu含量,使4种酸度水平的土壤分别降低了13.62%,6.57%,4.36%,7.88%。RHC处理的L3、L4土壤中有效态Cd含量显著降低,最大分别降低了13.79%,19.23%。RSC使4种酸度土壤有效态Cd含量最大分别降低了20.00%,25.81%,20.69%,19.23%。相关分析表明,土壤pH与有效态重金属含量呈显著负相关关系。水稻秸秆炭用于改良酸化土壤、降低重金属Cu和Cd有效性的效果更佳,且降低污染土壤中Cd的有效性较Cu好;生物炭对酸化程度越低的土壤pH和有效磷含量的提高以及有效态Cd含量的降低效果较好,而有效态Cu含量的降低效果则在酸化程度越高的土壤中表现更佳;土壤pH是生物炭调控重金属Cu、Cd有效性的主要影响因素。     

不同生物炭对安徽宣城旱地红壤氮矿化的影响

采用连续间隙淋洗培养法,研究了竹炭、烟草秸秆炭及棉花秸秆炭对安徽宣城旱地红壤氮素矿化作用的影响。结果表明:3种生物炭均可提高土壤p H,但p H增长幅度与生物炭用量相关,最高可增加2个单位;不同用量的生物炭添加都会导致土壤氮素硝化速率及矿化速率的降低,竹炭、烟草秸秆炭及棉花秸秆炭分别使硝化速率最大降幅达49.2%、72.3%与69.2%,矿化速率最大降幅达33.7%、61.9%与61.1%。因此,生物炭实际施用需作谨慎的评估,优化其使用方法。     

不同生物质炭对棕壤中磷素吸附解吸的影响

为了减少土壤磷素流失,提高磷肥利用效率,探究不同生物炭对棕壤中磷素吸附解吸行为的影响规律,以水稻秸秆、玉米秸秆和花生壳为原材料,利用限氧升温炭化法制备生物炭,通过批量吸附实验研究了生物炭种类和生物炭添加量对棕壤磷吸附解吸的影响。结果表明：水稻秸秆生物炭在添加量为0.4%时显著提高棕壤对磷的吸附量,花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭则显著降低棕壤对磷的吸附量；等温吸附曲线表明,不同生物炭均未改变等温吸附曲线的变化趋势,均可用Langmuir方程和 Freundlich 方程进行描述(R²>0.93),其中 Langmuir 方程拟合效果更好,不同处理对磷的理论吸附量大小顺序为：水稻秸秆生物炭+棕壤>棕壤>花生壳生物炭+棕壤>玉米秸秆生物炭+棕壤；吸附动力学实验表明,不同生物炭均未改变磷吸附动力学曲线的变化趋势,在所有动力学模型中,准二级动力学模型最适合描述土壤对磷的吸附行为(R²>0.99),其次为准一级动力模型(R²>0.99)和Elovich动力学模型(R²>0.88)；三种生物炭均显著促进棕壤对磷的解吸,当生物炭添加量为≥0.2%时,水稻秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭和花生壳生物炭,分别可提高棕壤对磷的解析率50%、70%和90%以上。由此可见,不同生物炭可提高棕壤对磷素的供应和利用,水稻秸秆生物炭在减少棕壤磷素流失、保护生态环境方面具有更大的应用价值。     

叶绿醇对铅污染土壤酶活性及土壤铅有效态影响

采用土培盆栽试验,研究了在铅污染土壤中添加叶绿醇对土壤酶活性和土壤铅离子有效态的影响,探讨了不同处理时间下叶绿醇对铅污染土壤的缓解作用。结果表明:短时间内在土壤中添加叶绿醇对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性具有促进作用,对土壤脲酶活性具有抑制作用,且每种酶对叶绿醇的敏感程度不同,其中碱性磷酸酶最为敏感;随着处理时间延长土壤中过氧化氢酶活性、脲酶活性和铅离子有效态降低,蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性显著升高;土壤重金属铅浓度为600 mg/kg时,叶绿醇浓度为50 mg/kg蔗糖酶活性最强,比空白对照组高出122.28%;当土壤中叶绿醇浓度为250 mg/kg时,土壤碱性磷酸酶活性最高,是空白对照组的251.61%。总之,在铅污染的土壤中添加叶绿醇后能改变土壤酶活性,降低土壤中铅的有效态,并且随着培养时间的延长,叶绿醇对铅污染土壤的修复效果逐渐降低。     

大沽河流域农田土壤磷有效性及全磷淋失影响因素试验

以青岛市大沽河流域砂壤、河潮土、砂姜土 3种农田土壤为研究对象,开展室内土柱试验,研究土壤pH、温度、含水率等理化性质与生物炭和氮肥配施对土壤有效磷(Olsen—P)和全磷(TP)淋失的影响,以期为提高农田土壤磷素有效性、减少全磷淋失提供参考依据.结果表明:3种土壤的pH在偏中性或弱碱性时磷素有效性最高,pH偏酸性时,...     

秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究了重金属镉污染水稻土和人为模拟镉污染土壤上不同种类和不同量的作物秸秆还田后,土壤中可提取态镉的动态变化规律以及对白菜生长和吸收重金属镉的影响。结果表明,秸秆还田显著提高了2种镉污染土壤的pH值。镉污染水稻土上还田玉米和菜豆秸秆显著提高了土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量,秸秆还田后2周时醋酸铵提取态镉含量增加了17%~33%,随时间延长,土壤中可提取态镉增加变的不明显。模拟镉污染土壤上还田玉米和菜豆秸秆对土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量影响不明显。镉污染水稻土上秸秆还田量2%时显著降低了白菜体内镉含量,还田菜豆秸秆和玉米秸秆白菜体内镉含量分别降低了18%和27%。还田玉米秸秆影响了白菜生长,降低了白菜的产量;模拟镉污染土壤上还田菜豆秸秆对白菜生长和镉含量影响不明显,但还田2%玉米秸秆降低了白菜生物量,增加了白菜镉含量。     

生物质炭对茂兰喀斯特森林土壤呼吸与有机碳的影响

以贵州茂兰喀斯特国家自然保护区原始森林中的优势种青冈（Cyclobalanopsis glauca）凋落物（L）和对应的森林土壤（S）为研究对象,在两种不同温度（400 ℃、600 ℃）下将凋落物制成生物炭（BC400、BC600）,添加到土壤中进行室内培养。通过对培养过程中土壤呼吸、土壤有机碳、碳氮比、pH等进行动态监测,分析青冈凋落物与其生物炭特性对森林土壤呼吸和有机碳含量等变化的影响。结果表明：在添加量为12.5 g/kg的条件下,25 ℃培养180 d后,与对照组相比,3组添加不同物质的处理S+L、S+BC400、S+BC600中碳的净释放量分别增加了34.98 %、42.45 %、9.83 %,青冈凋落物与其生物炭的添加均对土壤呼吸起到了明显的促进作用（p < 0.05）;对培养前后土壤有机碳含量对比发现,低温生物炭（BC400）的添加促进了微生物对土壤有机碳的转化,而高温生物炭（BC600）作用相反,从短期来看,具有一定的固碳作用,为生物炭在喀斯特森林土壤碳固定应用方面提供了参考依据。     

不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响

为比较不同小龙虾壳基土壤改良剂对砷、铅复合污染土壤的修复效果,通过盆栽试验,探究施用1％(w/w)小龙虾壳粉(CSP)、甲壳素(CT)、小龙虾壳炭(CSB)及甲壳素-小龙虾壳炭配施(CT-CSB,CT∶CSB为1∶1)对土壤养分、酶活性、重金属生物有效性及青菜生长的影响.结果 表明,不同改良剂施用均可显著提高土壤pH和...     

4种生物炭对镉污染潮土钝化修复效果研究

以甘蔗叶、木薯秆、水稻秸秆和蚕沙为原材料,采用限氧热解法在500℃下制备生物炭,通过室内培养实验,研究在不同培养时间(0,15,30,45d)条件下,生物炭施入潮土(Cd浓度5mg/kg)后对土壤基本性质及土壤中镉(Cd)化学形态的影响,探讨了生物炭修复镉污染土壤的可行性。结果表明:添加生物炭后,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)随着培养时间的增加而逐渐增加,而土壤有机碳(SOC)含量则呈先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但仍高于对照。同时,生物炭的施入显著降低了土壤中弱酸可提取态Cd和可还原态Cd含量,提高了可氧化态Cd和残渣态Cd含量,且随着培养时间的延长这种转化趋势更为明显。4种生物炭对潮土中Cd钝化效果表现为蚕沙生物炭水稻秸秆生物炭木薯秆生物炭甘蔗叶生物炭。培养结束(45d)时,与对照相比,添加蚕沙生物炭的土壤中弱酸可提取态Cd含量降低了42.07%,可还原态Cd含量降低了35.19%,可氧化态Cd和残渣态Cd含量分别增加了292.59%和339.29%,从而大大降低了Cd的生物有效性,由此可见,生物炭对镉污染土壤的修复是切实可行的。     

丹江口库区石渣土土壤水分有效性研究

土壤水分有效性的高低是制约石渣土生产能力的关键因素之一。对丹江口库区郧县石渣土 3种不同土石比土壤水分有效性的研究表明 :土壤水分有效性与土壤中的土 (<2 mm)石 (>2 mm)比关系密切。土壤蒸发、持水、导水和供水能力均与土壤中的土石比的大小有关。 3种土壤的持水能力 ,以石砾含量较少、质地较粘的土壤最强 ,以石砾含量较多、质地为壤质的土壤最低。而土壤水分蒸发能力与砾石含量呈负相关 ,土壤水分扩散率则与砾石含量呈正相关。适中土石比的土壤可提高入渗性能 ,减少蒸发量 ,提高供水性能。