花生壳生物炭对硝态氮的吸附机制研究

以花生壳为原料,300℃热解条件下制得生物炭。通过批量平衡吸附试验,结合吸附前后FTIR、XPS图谱表征分析探索硝态氮(NO-3-N)在生物炭表面的吸附机制。结果表明,生物炭对NO-3-N的吸附显著受溶液pH值影响,当pH6时有利于吸附的进行。随溶液初始NO-3-N浓度增加,生物炭对其吸附量逐渐增加,在初始浓度800 mg·L-1的吸附体系中,最大吸附量达40 mg·g-1,Freundlich方程可较好地拟合(R2=0.975)生物炭对NO-3-N等温吸附过程,吸附为非均一的多分子层吸附;生物炭对NO-3-N的吸附可在30 min达到平衡,伪二级动力学方程能够较好地描述吸附动力学过程,表明吸附以化学吸附为主。FTIR、XPS图谱分析表明,生物炭表面分布的羟基(-OH)、芳香环羰基(-C=O)及脂肪族醚类(-O-)等官能团参与了吸附过程,且与之相连的C原子结合能均增加。结合生物炭表面金属离子分布状况,综合分析认为,通过氢键形成和金属桥键作用是生物炭对NO-3-N吸附的主要机制。     

施用生物炭对红壤和潮土种植小白菜氮素利用的影响

研究了施用不同剂量(0%、0.5%、1%、2%、4%)花生壳生物炭对红壤和潮土种植小白菜(Brassica rapa L.chinensis)生长及氮素养分利用效率的影响。利用淋溶土柱装置、根系扫描仪明确各处理小白菜生物量、根系形态指标,收获后土壤残留氮素养分含量,氮素利用效率,淋溶液氮含量等指标,探讨生物炭对不同类型土壤作物生长和养分利用的影响特征和机制。结果显示:与空白对照和单施氮肥处理相比,施用生物炭在潮土上显著降低小白菜地上和地下生物量,降幅分别达59.1%～77.2%、70.6%～80.6%,但在红壤上却显著增加小白菜地上和地下生物量,增幅分别达35.7%～69.0%、63.0%～77.1%。此外,生物炭对其根系形态指标亦影响显著,随生物炭施用量的增加,在潮土中施用生物炭,小白菜主根长降低了11.5%～30.1%,根表面积降低45.6%～55.9%,根冠比呈先增加后降低的趋势;而在红壤中施用生物炭,对小白菜根长影响不显著,根表面积增加47.5%和56.7%,根冠比显著降低。说明施用生物炭在红壤上促进小白菜根系发育,而在潮土上抑制小白菜根系发育。在潮土中施用生物炭,降低小白菜氮素吸收效率64.7%～73.5%,氮肥偏生产力降低65.1%～79.3%;在红壤中施用生物炭则提高了小白菜氮素吸收效率44.7%～59.6%,氮肥偏生产力增加了32.0%～63.2%。同时,施用生物炭显著降低小白菜植株硝酸盐含量,降幅分别达40.9%～84.6%和18.8%～75.0%。在红壤中施用生物炭,通过促进小白菜根系发育,提高其产量,降低红壤氮素残留,提高氮肥的利用效率,具有良好的生态效益;而对潮土施用生物炭,则抑制小白菜根系发育,降低其产量,降低其氮肥的利用效率,生物炭对潮土的高效安全施用仍需进一步探讨。     

灾后新农村生态建设应注意的问题

汶川地区属于高山峡谷区,地层结构以疏松的千枚岩和片麻岩为主,地质条件非常差,生态环境也相当脆弱。强烈地震对生态环境产生多方面的破坏和影响。本文针对地震对农业生态环境的影响,提出新农村生态建设应注意的问题及应采取的对策。     

二氧化碳转化为工业原料的新方法

二氧化碳认为是造成温室效应的主要来源,常温下它是一种无色无味气体,溶于水生成碳酸。液态二氧化碳蒸发时吸收大量的热而凝成固体二氧化碳,俗称干冰。目前,有科学家研制了一种新型的、能捕捉二     

铁锰镁离子改性生物炭对溶液硝态氮的吸附性能研究

为突破生物炭对硝态氮吸附的局限性,以花生壳为原料,在600℃条件下热解制备生物炭(BC),分别用FeCl₃、MnCl₂、MgCl₂对其进行金属负载改性(BC-Fe、BC-Mn和BC-Mg),设计批量吸附试验,结合扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等进行表征分析。结果表明,铁、锰、镁离子改性使生物炭的比表面积增大6.67～12.16倍,孔容增加3.30～6.00倍,并显著增强了对硝态氮(NO^-₃-N)的吸附性能(P<0.05),吸附量较BC增加11.5%～17.1%,BC-Fe、BC-Mn和BC-Mg对NO^-₃-N的最大吸附量分别为41.58、39.04、39.58 mg·g^-1,铁、锰、镁离子与炭的最佳质量比分别为0.80、0.20、0.20,铁离子改性效果最好;酸性条件有利于改性生物炭对NO^-₃-N的吸附,吸附动态符合Lan...     

尿素与有机肥配施对棕红壤氮素转化的影响

为了解析尿素配施有机肥对土壤氮库活动的影响,通过室内恒温培养试验研究尿素(225kg N·hm~(-2))分别与低量(30 t·hm~(-2))、中量(60 t·hm~(-2))及高量(120、150 t·hm~(-2))有机肥配施条件下棕红壤有机氮库、无机氮库的动态变化。结果表明,配施有机肥土壤的有机氮含量较单施尿素增加16.3%~85.6%。中、高量配施显著提高土壤氮素矿化速率(p0.05),加剧无机氮转化强度,与单施尿素相比,无机氮最大矿化量增加52.9~246.0 mg·kg~(-1),有效矿化持续时间延长5 d,转化量增大2.3倍~8.7倍;配施有机肥提高土壤氨化强度,加快铵态氮(NH_4~+-N)转化速率。与单施尿素相比,配施有机肥处理NH_4~+-N含量峰值增加2.6~42.6 mg·kg~(-1),平均氨化速率提高7.8 mg·kg~(-1)·d~(-1),转化速率增加1.4倍~8.8倍。一定量配施有机肥(30~120 t·hm~(-2))对土壤的硝化过程无显著影响,但过高量配施有机肥(150 t·hm~(-2)),强化土壤硝化作用,硝化速率较单施尿素提高4.2倍,引起土壤硝态氮(NO-3-N)大量累积。氮素表观平衡结果表明,中、高量配施有机肥显著增加培养体系氮素表观损失,60、90和120 t·hm~(-2)处理氮素损失量分别较单施尿素增加2.2倍、2.8倍和2.3倍,占总输入氮的27.5%~34.5%,其中,NH_4~+-N转化损失是体系氮表观损失的主要途径。本研究结果为棕红壤合理培肥提供了理论依据。     

英国农业环境保护政策、措施及其启示

英国作为西方发达国家,农业环境保护政策有其独到之处,尤其是在通过支持科学研究与政策示范相结合项目,将长期动态监测环境数据与构建分析模型相结合运用到实际管理中,科学合理控制成本开展生态补偿措施,并且积极开展针对农民的宣传教育,实现引导农民采用环境友好型的耕作模式,达到保护农业环境、控制面源污染,推动农业实现可持续发展的方式值得我们学习借鉴,对我国实现农业可持续发展有很好的启示。     

短期生物炭刺激对红壤和潮土微生物群落的影响

通过施用不同质量比的生物炭(0.5%、1.0%、2.0%、4.0%),研究生物炭施用对红壤和潮土微生物群落结构的影响。通过土柱培养试验,采用磷脂脂肪酸法测定不同处理土壤微生物的群落结构。添加1.0%、2.0%、4.0%生物炭处理与添加0.5%生物炭处理相比,潮土细菌PLFAs含量增加了9.5%～56.7%;添加0.5%和1.0%生物炭细菌的磷脂脂肪酸(PLFAs)含量分别显著降低了33.7%、27.3%;添加0.5%、2.0%、4.0%生物炭处理的革兰氏阴性细菌PLFAs的含量与单施氮肥处理相比显著下降了27.6%～48.8%,生物炭施用对真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌、真菌PLFAs含量和细菌PLFAs含量的比值(真/细)和总PLFAs含量总体没有显著影响。生物炭施用对红壤的微生物PLFAs含量没有显著影响。在添加生物炭的处理中,生物炭施用量的增加使饱和脂肪酸含量/不饱和脂肪酸含量有降低的趋势。通过比值分析、多样性分析和主成分分析可知,短期生物炭刺激对红壤和潮土的微生物群落结构没有显著影响,2种土壤微生物生态位未产生分化。     

四种生物炭对潮土土壤微生物群落结构的影响

为探究生物炭对土壤微生物群落结构的影响,以花生壳生物炭(PBC)、玉米秆生物炭(MBC)、杨木屑生物炭(ABC)和竹屑生物炭(BBC)为试验材料,每种生物炭分别以0、20.0、40.0、80.0、160.0 g·kg~(-1)的浓度添加到供试潮土中,经过45 d的室内培养后用磷脂脂肪酸(PLFAs)法分析土壤中微生物群落结构。研究结果表明:施用PBC、MBC和ABC对土壤总微生物总量、土壤细菌量有促进作用,但其增加幅度随生物炭浓度的升高呈现降低趋势,而添加BBC则会显著降低土壤微生物总量、土壤细菌量;PBC、MBC、ABC和BBC对土壤真菌细菌比有显著的促进作用;适量添加生物炭(20.0、40.0、80.0 g·kg~(-1))会增加真菌量,但大量(160 g·kg~(-1))添加PBC、BBC会显著降低真菌量。施入生物炭后,生物炭自身特殊理化性质和土壤理化性质如酸碱度、土壤电导率、比表面积、孔径等的变化是导致土壤微生物群落变化的主要原因;适量施加ABC、PBC相比于BBC、MBC更有利于潮土土壤微生物群落结构的发展。     

供氮水平和有机无机配施对麦田土壤氨挥发的影响

[目的]从提高肥料利用率出发,研究不同施氮量与不同配施方式下冬小麦田土壤氨挥发特征。[方法]采用田间通气法,于2006～2007年进行大田试验。设置4个施氮水平,每个施氮水平下再设4个有机无机肥料组合,研究不同施氮量与不同配施方式下基肥、追肥施用对华北地区冬小麦田土壤氨挥发的影响。[结果]土壤氨挥发速率、氨挥发累积量随施氮量的增大而增大;在施氮量相同的情况下,与单施有机肥或单施无机肥相比,有机无机肥料配施能够降低土壤的氨挥发损失量。基肥、追肥施肥后土壤的累计氨挥发量在5.354～8.916 kg/hm2,氨挥发损失率在1.824%～6.119%,追肥土壤的氨挥发损失量占累计氨挥发损失总量的97%以上。[结论]麦田土壤的氨挥发损失主要来自于追肥。