生物质炭化还田作为土壤改良与循环农业的技术途径分析

循环农业与绿色低碳是生态文明建设的重要途径。生物质炭化还田在土壤改良与循环农业等方面具有良好的发展潜力。土壤中施入生物质炭是通过改善土壤理化性质、提高土壤肥力、修复土壤污染等方式对农业土壤生态系统功能产生影响。围绕生物质炭理化特性及炭化还田改良土壤这一基本途径,系统分析了生物质炭用于改良土壤的研究现状,明确了生物质炭改良植烟土壤所具有的突出优势,提出了生物质炭化还田技术利用模式,探讨了生物质炭在植烟土壤保育和营养管理等方面的潜力。     

生物质炭对土壤改良及农业生态效应响应的研究进展

生物质炭是生物材料在低氧或缺氧环境下,高温热解产生的一类碳含量高、孔隙结构发达、吸附能力强和富含氧官能团的多功能材料;施用生物质炭对改良土壤、重金属及农药残留污染土壤的修复、促生作物增产等具有较好的作用,有利于促进农业生产的可持续发展。为农业生态环境治理及同类研究提供参考,从调控土壤养分与理化性状、改善土壤微生物生境及提高土壤酶活性、去除土壤农药残留/重金属污染及防控有害生物和促进作物生长及提高其产量等方面概述生物质炭对土壤改良及农业生态效应响应的研究进展,指出了未来生物质炭应用的研究方向。     

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.     

生物质炭钝化农田土壤镉的若干研究进展

利用生物质炭治理农田镉污染是农业和环境界关注的热点。本文综述了近年来生物质炭对污染土壤中镉的生物有效性以及对作物镉吸收的影响等方面的研究进展,阐述了生物质炭钝化土壤中镉的多作用机制,分析探讨了影响镉钝化效应的生物质炭性质、土壤和管理因素,提出了提升钝化材料性能并改善管理以提高生物质炭钝化的高效性和持效性机制,建议未来该领域应加强生物质炭大田长期定位试验研究,以进一步为生物质炭污染治理提供科学依据。     

生物质炭表面特性及其对土壤重金属污染的修复效应

近年来,生物质炭在农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良等领域的应用受到了人们的广泛关注。生物质炭具有多孔性和较大的比表面积,吸附性和持水性好,它能通过提高土壤pH值来降低重金属生物有效性,通过阳离子的吸附作用降低重金属离子在土壤中的移动,还可通过改善或提高土壤肥力减弱重金属对作物的毒害作用,因此生物质炭对重金属污染土壤具有很好的修复效应。从比表面积、表面官能团、表面结构和表面性质等方面阐述了生物质炭的表面特性,总结了生物质炭对改变重金属元素化学形态、降低土壤重金属生物有效性、影响作物吸收重金属含量等修复效应和其他方面如减少温室效应等作用。     

生物炭施入对农田土壤及作物生长影响的研究进展

在高温条件下(通常700℃),通过限氧或完全缺氧对生物质原料进行热裂解和炭化所产生的一类含碳丰富的固态稳定物质称为生物炭。生物炭因其灰分中含有一定比例的矿质元素如钾、钙、钠、镁、硅等,它们以氧化物或碳酸盐形式存在,溶于水后呈碱性,所以生物炭普遍呈碱性;生物炭表面含有大量的—COOH、—COH、—OH等含氧官能团,丰富的含氧官能团易使生物炭表面产生大量负电荷,进而提高阳离子交换量(CEC);生物炭巨大的比表面积和丰富的孔隙结构有助于增强土壤持水、透气、保肥的能力,提高土壤对于易淋失养分元素和重金属污染物的吸附能力,具有提高肥料利用率、修复污染土壤的作用;生物炭还有助于促进土壤团聚体的形成,增加土壤水稳性团聚体数量;生物炭发达的多孔结构有助于降低土壤体积、质量,具有改善土壤物理性状的作用,同时对促进作物根系的生长发育、为土壤微生物提供栖息环境和生存空间、提高作物产量均有一定的效果。从生物炭的特性及制备影响因素、对土壤理化性质的影响、作物的生长发育及养分的吸收利用以及对污染土壤的修复和改良等方面进行阐述,并提出未来生物炭在农业等方面的应用,以期为相关领域学者提供借鉴和参考。     

低温鸡粪生物质炭的制备及其对土壤理化性质的影响

低温条件下热裂解制备鸡粪生物质炭,既可以减少炭化过程中矿质元素的损失,又可以固定重金属,还可以缓释营养物质,是鸡粪肥料化利用的一个新途径。试验对300℃下鸡粪生物质炭的制备及其在恒温培养条件下对土壤理化性质的影响进行研究。结果表明:低温制备的鸡粪生物质炭的产率为57.43%,产率较高,孔隙数量较少,pH为9.82,呈碱性,K、Mg、Cu、Zn等矿质元素的含量明显增加。低温炭化过程中通过减少酸溶态和可还原态含量,增加可氧化态含量来固定鸡粪中的Cu和Zn。低温制备的鸡粪生物质炭添加到土壤中后可提高土壤的pH,短期内可增加土壤有效态Cu和Zn的含量,但随着时间的延长对土壤中的Cu和Zn则起到一定的固定作用。这说明低温制备的鸡粪生物质炭能够固定鸡粪中的重金属,缓释营养,但过量使用时可能存在Cu和Zn的短期释放风险。     

生物质炭对植烟土壤改良效果研究进展

植烟土壤环境恶化是导致烟叶品质下降的一个主要原因,植烟土壤改良刻不容缓。生物质炭不仅属于有机碳,自身更具有独特的理化特性。本文综述了不同制备工艺及原材料对生物质炭性质的影响,阐明了生物质炭对植烟土壤理化性质、土壤肥力、微生物群落及酶活性的影响,以期为植烟土壤改良中生物质炭的推广应用提供参考。     

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。     

红壤旱地生物质炭的低剂量施用技术

生物质炭在改良土壤、提高作物产量等方面具有明显作用,但在实际应用生物质炭改良土壤面临投入高、环境影响大、操作困难等突出问题。根据红壤旱地作物生物产量制备生物质炭的潜力,在总结多年生物质炭改良土壤研究结果的基础上,对生物质炭低剂量施用技术进行阐述。     

生物炭对土壤理化性质及玉米生长影响的研究进展

生物炭具有多孔性、高阳离子交换量和低容重等良好的理化特性,对改良土壤性状及作物生长有一定的积极作用。本文分析了生物炭的特性,探讨了生物炭对土壤理化性质及玉米生长方面的影响,对生物炭今后的研究趋势与前景进行了展望,说明了生物炭在农业领域存在巨大的发展潜力,旨在为生物炭对土壤相关特性及玉米生长方面的影响研究提供参考。     

生物质炭在我国蔬菜地应用的研究现状与展望

生物质炭是生物质在限氧环境中经过热化学转化产生的固体物质,它在土壤改良、污染土壤修复和碳封存等方面具有广阔的应用前景。针对我国蔬菜地面临土壤酸化、土壤次生盐渍化、面源污染和土壤重金属污染等问题,通过查阅和汇总生物质炭在我国蔬菜地的应用文献,总结和分析了生物质炭在我国蔬菜地的应用现状,深入挖掘其在影响蔬菜地土壤理化性质、温室气体排放、面源污染和重金属迁移等方面的效应及其影响机制。研究表明,生物质炭可提高土壤阳离子交换量、增加土壤中含氧官能团的数量、减小土壤容重等、从而减缓养分的流失,改善土壤理化性质,促进蔬菜增产;生物质炭可减弱重金属在土壤中的生物有效性和可迁移性,钝化其在土壤中的迁移。然而,不同制备工艺的生物质炭性质差异较大;生物质炭在不同区域不同蔬菜地土壤应用时出现结果不一致;缺乏生物质炭的负面效应报道等问题。因此,今后的研究方向应在蔬菜地进行区域间生物质炭的横向对比研究;将短期与长期蔬菜地定位试验相结合进行纵向比较研究;降低生物质炭的成本、识别其潜在风险,为推广生物质炭在我国蔬菜生产领域的应用、建立可持续农业发展模式具有重要意义。     

生物质炭对农田土壤磷有效性的影响研究进展

从3个角度综述了生物质炭对土壤磷素调控的相关研究进展,包括生物质炭处理下土壤对磷素的吸附固定特性,生物质炭对土壤稳定态磷的活化机制,以及生物质炭对土壤磷素的长效调控机制及其影响因素.目前生物质炭对土壤磷有效性影响的调控机制认识不足,,需要系统性的研究生物质炭-土壤-作物之间的互作及其非生物与生物调控过程,同时综合考虑土...     

生物质炭特性及施用管理措施对作物产量影响的整合分析

【目的】大量研究表明农田施用具有特殊理化性质的生物质炭对作物产量具有显著影响,采用大样本统计方法量化生物质炭自身特性及施用管理措施对作物产量的影响程度。【方法】通过收集全球范围内公开发表的97篇生物质炭施用与土壤改良、作物生长有关的相对独立研究,共获得匹配数据819组。运用数据整合分析方法(Meta-analysis)量化生物质炭自身特性(原料、制备温度、C/N、pH)在人为施用管理(施用量与施用时长)、土壤属性(质地和酸碱度)等条件下对作物产量变化的影响。【结果】统计分析表明,与不施用生物质炭相比,施用生物质炭具有显著的增产效应,作物平均增产15.0%。生物质炭施用的增产效果在不同作物上存在显著差异,经济作物平均增产25.3%,显著高于粮食作物(10.0%)。生物质炭自身特性对作物产量影响显著,当制备温度600℃、pH7、C/N值介于20—300时,均具有显著的增产效果,增产范围为9.2%—26.6%,且增产幅度随着制备温度和其自身C/N值的增加而下降。对于不同质地和酸碱度的土壤而言,施用生物质炭的增产效果表现为黏质土壤砂质土壤壤质土壤;施用于酸性土壤可增产29.2%,分别是中性及碱性土壤的7.9和2.5倍。人为管理条件下,当生物质炭施用量10.0 t·hm~(-2)时,可显著提高作物产量,达到18.0%,施用量80.0 t·hm~(-2)后增产效果不显著。施用生物质炭的增产效果随着施用时间的增加而呈下降趋势,施用半年至两年内可增产13.4%—17.5%,超过两年,增产效应降至9.6%。【结论】生物质炭的增产效应随着生物质炭的属性、施用量和施用时长的不同有所差异。根据作物类型与土壤属性选择适宜特性的生物质炭,适时酌情间断性施用,不仅可以达到持续增产的目的,也降低成本,提高经济效益,可以作为现代可持续农业管理措施的选择。     

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.     

生物质炭对土壤微生物的影响

生物质炭作为一种新型环境功能材料,具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积。生物质炭不仅可以吸附重金属和有机污染物,而且还可以作为微生物载体。由于生物质炭在土壤改良方面的优异表现,以及可实现资源的循环利用,已成为生态学的研究热点。本文通过阐述生物质炭的内涵特性,就生物质炭对土壤微生物的影响展开探讨,以期为促进对生物质炭的有效利用提供一些借鉴。     

生物质炭在农业上的应用

生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经过热裂解、炭化产生的一类高度芳香化、难溶性的固态物质。近年来,生物质炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体在农业上的应用越来越广泛。为促进生物质炭在农业上的研究及应用,从生物质炭性质的影响因素,生物质炭对土壤物理性质、化学性质和微生物的影响,以及生物质炭对作物生长和产量的影响等方面进行了阐述和分析,并提出未来生物质炭在农业应用方面的研究方向。     

基于整合分析方法评价我国生物质炭施用的增产与固碳减排效果

通过搜集公开发表的文献资料,运用整合分析方法(Meta-analysis)研究生物质炭施用对我国农作物产量和土壤固碳减排潜力的影响。结果表明,生物质炭施用显著提高了作物产量,平均增产幅度为15.1%,其中旱作作物平均增产16.4%,水稻增产10.4%。试验土壤和生物质炭材料本身的理化特性与田间管理方式均会影响生物质炭施用下作物的增产幅度。土壤酸碱度和质地是影响增产幅度的重要因素:强酸性土壤中施用生物质炭作物增产幅度显著高于中性和碱性土壤;黏土和砂土中施用生物质炭作物增产幅度显著高于壤土。生物质炭生产过程中的炭化温度对作物产量有重要影响,当炭化温度高于550℃时,作物增产不显著。生物质炭施用显著降低了农田土壤氧化亚氮(N_2O)排放量和稻田甲烷(CH4)排放量,平均降低幅度分别为13.6%和15.2%。土壤酸碱度和质地显著影响N_2O减排幅度;生物质炭在中性和碱性土壤中的减排效果显著高于酸性土壤,而在强酸性土壤中N_2O减排效果不显著;不同质地土壤中N_2O的减排效果表现为壤土砂土黏土,壤土减排量达33.9%。氮肥施用量高于150 kg·hm-2时,N_2O减排效果显著。稻田土壤施用生物质炭N_2O减排效果优于旱地。土壤质地和酸碱度显著影响稻田CH4排放对生物质炭输入的响应,强酸性或砂性土壤中施用生物质炭CH4减排效果明显,其减排幅度分别为46.1%和25.9%。我国农田中施用生物质炭,有利于达到增产和固碳减排的效果。今后生物质炭的农田施用应优先选择施用到酸性、黏性或砂性等肥力较差的土壤中,优先选择旱作农田;生物质炭制备时应将炭化温度控制在550℃以下。     

生物炭制备及其对土壤理化性质影响的研究进展

生物炭作为一种新型的土壤改良剂和吸附剂,近年来成为农业、环境、能源等领域的关注热点。生物炭是通过有机物质在缺氧的条件下热解形成的,不同的原料及生产条件都会对生物炭的性质产生影响。生物炭能够能够改良土壤,改善土壤的容重、总孔隙度和保水性,还可以调节土壤的酸碱度,增强土壤阳离子交换量（CEC）,提高土壤养分。系统总结了生物炭生产方法、理化特性及其对土壤理化性质的影响,为优选生物炭、提升生物炭产品附加值、促进土壤改良提供理论支撑。     

生物质炭基肥料及作物施用技术研究进展

随着生物质炭在农业领域的应用研究不断深入,以生物质炭为载体,与常规化学肥料或有机肥等材料结合的新型肥料—生物质炭基肥料(biochar-based fertilizer)的研制及其在农作物上的试验研究越来越多。相关研究表明,生物质炭基肥料具有诸多优点,如控释/缓释养分的释放、改善土壤理化性状、增强抗旱能力、减少养分资源的损失和提高肥料利用率等。深入挖掘生物质炭基肥料的环境友好性和资源节约性潜力日益受到重视。通过综合分析多年来公开发表的生物质炭基肥料试验研究文献,阐述了各种生物质炭基肥料的组配材料、造肥制粒配方与工艺技术,以及生物质炭基肥料在水稻、玉米、小麦、蔬菜、薯类、花生、大豆、烟草、棉花、牧草和果树等作物上的施用技术,尤其是生物质炭基肥料对作物生长发育、产量、农产品品质以及土壤的影响等方面的研究进展。根据试验研究中存在的问题及技术需求,提出今后生物质炭基肥料的研究设想,展望其在土壤环境、作物高产高效以及绿色生态等方面的系统研究方向。