不同生物炭类型及添加量对土壤碳氮转化的影响

通过室内培养试验,研究不同生物炭类型(椰壳炭、稻壳炭、柠条炭)以及生物炭添加水平对不同土壤(砖红壤和水稻土)碳素转化的影响。结果表明,在施用等量尿素的情况下,随着生物炭添加量的增加土壤的有机碳含量显著提高。对土壤氮素转化的影响总体表现一致,土壤铵态氮含量逐渐减少,而硝态氮含量逐渐增加;添加1%、2%、5%生物炭的处理土壤NH_4~+-N含量分别比对照降低了13.3%~16.0%、18.6%~28.5%、51.1%~68.8%,NO_3~--N含量比对照提高了6.4%~13.3%、12.9%~19.7%、18.4%~22.7%,这可能与添加生物炭后土壤pH升高引起的氨挥发增加有关,然而其影响程度与土壤类型、生物炭类型和生物炭添加量密切相关。     

不同有机肥对烟田土壤微生物以及烟叶品质和产量的影响

\t\t\t\t\t目的\t\t\t\t\t探究生物炭与菜籽饼不同配施量在植烟土壤肥力及烤烟生长方面的作用,以提高烤烟产质量。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t方法\t\t\t\t\t以主栽烤烟品种YN99为供试材料,通过田间小区试验研究了增施不同配比的生物炭与菜籽饼对植烟土壤养分、烤烟农艺和经济性状及烤后烟叶化学成分的影响。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结果\t\t\t\t\t在常规施肥的基础上,增施生物炭与菜籽饼均有利于提高土壤速效养分含量,并以混合施用效果更为显著。生物炭与菜籽饼配施可以显著增加烤烟均价与产值,并随着菜籽饼用量的增加逐渐增高。生物炭和菜籽饼配施对烤烟化学品质的改善效果显著,能有效增加烤后烟叶的总氮、钾、还原糖含量,提高糖碱比和氮碱比,降低淀粉和烟碱含量。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结论\t\t\t\t\t综合分析,在常规施肥的基础上,增施生物炭750 kg/hm²+菜籽饼1 500 kg/hm²处理效果最优,有利于提高烤烟经济效益,改善烟叶品质。\t\t\t\t\t\t\t\t\t     

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。     

有机肥与生物炭对沙化土壤理化性质的影响

为了探讨有机肥、生物炭配施对吉林省西部沙化土壤理化性质的影响,设置不施改良剂、单施有机肥、单施生物炭、低量生物炭+有机肥、高量生物炭+有机肥这5种处理,进行为期3年的大田试验。结果表明,改良剂的施加能够降低土壤容重,改善土壤持水性及团聚体结构的稳定性,提高土壤电导率、阳离子交换量和速效养分元素含量。不同处理间的效果存在差异,其中生物炭、有机肥联合施加对土壤各项理化性质的影响均明显高于单施处理的效果,以高量生物炭+有机肥处理效果最佳。单施生物炭对土壤阳离子交换量、总有机碳及速效钾含量的影响优于有机肥,单施有机肥对速效磷含量作用效应优于单施生物炭处理。     

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。     

膨润土改性微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

针对高毒性含铬废水处理难、水华藻类资源化利用率低等问题,本研究拟制备膨润土改性微囊藻基生物炭(BMC),使用扫描电镜、X射线衍射和比表面积分析等方法对使用膨润土改性前后的微囊藻基生物炭的属性进行表征,研究初始pH、生物炭投加量对改性前后微囊藻基生物炭吸附Cr(Ⅵ)效果的影响,并对吸附过程进行动力学和等温模型拟合。结果表明,膨润土改性后微囊藻基生物炭表面官能团和阳离子交换容量均大幅增加,改性前后微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型;在pH=2、投加量为2 g/L的试验条件下,改性微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量达到10.87 mg/g,是改性前微囊藻基生物炭(MC)饱和吸附容量的3.94倍,微囊藻基生物炭改性后显著促进了对Cr(Ⅵ)的吸附;静电吸附和氧化还原作用是微囊藻基生物炭去除Cr(Ⅵ)的主要机制。本研究成果可为含铬废水处理提供新方法,并可为水华藻类的资源化利用提供新思路。     

生物质炭及过氧化钙对旱地红壤酶活性和微生物群落结构的影响

明确生物质炭等改良剂对土壤酶活性及土壤微生物群落结构的影响,对南方红壤旱地改良剂的合理施用及评价不同改良剂对旱地红壤肥力的影响具有重要意义。针对江西旱地红壤进行室内培养试验,试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72 g/kg)、C(生物质炭,21.46 g/kg)、C+Ca(过氧化钙,1.72 g/kg;生物质炭,21.46 g/kg),利用磷脂脂肪酸方法(PLFA),研究改良剂对土壤微生物量和组成以及土壤酶活性、土壤活性有机碳的影响。结果表明:旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙土壤提高可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量;增加蔗糖酶(INV)、淀粉酶(AMY)及脲酶(URE)活性,特别是配施(C+Ca)显著提高土壤活性碳含量及酶活性。PLFA分析表明,土壤微生物总PLFAs量的大小顺序为:C+CaCCaCK;各处理土壤细菌的相对丰度最大,大约占微生物总含量的80%,放线菌次之,大约占微生物总含量的13%～15%,而真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度较低。生物质炭和过氧化钙增加了革兰氏阴性菌(GN)/革兰氏阳性菌(GP)值,尤以C+Ca处理增加幅度最大。主成分分析(PCA)表明,添加生物质炭和过氧化钙能够改善土壤微生物群落结构;计算主成分的综合得分,配施(C+Ca)处理的综合得分最高,对土壤微生物群落结构的影响最大。冗余分析(RDA)表明,土壤MBC、DOC和土壤INV酶活性是影响土壤微生物数量和结构的主要因子。因此,施用生物质炭和过氧化钙能够明显提高旱地红壤微生物生物量,改变红壤微生物群落结构以及激发红壤酶活性,且配施效果最显著。     

鸡粪生物炭表征及其对水和土壤镉铅的修复效果

采用缺氧控温法,在200、400、600和800℃条件下制备鸡粪生物炭(BC200、BC400、BC600和BC800),利用比表面积及孔径分析仪(BETacceleratedsurfaceareaandporosimetrysystem)、扫描电镜(scanningelectron microscopy)、透射电镜(transmission electron microscope)、傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy)等对其理化性质和结构特征进行表征,并研究了鸡粪不同温度处理下生物炭对水体和土壤中Cd、Pb污染修复效果。结果表明,鸡粪生物炭灰分含量、pH值、BET比表面积及孔径随热解温度的升高而增加,表面出现大量无规则的孔隙结构,且以介孔为主,而生物炭产率则随温度升高而显著降低(P0.05)。鸡粪生物炭对Cd2+、Pb2+的吸附分为快速吸附和慢吸附2个阶段,Elovich模型能更好地模拟Pb2+、Cd2+的动力学过程,平衡时最大吸附量分别达到52.02 mg/g (BC600)和242.59 mg/g (BC800)。添加鸡粪生物炭显著提高了土壤pH值(P0.05),而TCLP提取态Pb、Cd含量降低,最大较对照分别降低16.5%和14.5%。与对照相比,鸡粪生物炭不同程度上降低了Pb、Cd弱酸提取态、可还原态以及可氧化态比例,其残渣态比例则分别增加了5.49%～15.14%和2.51%～6.30%。综上所述,鸡粪生物炭对重金属Pb、Cd具有较强的钝化效果。     

不同粒径生物炭和微塑料共存对菲吸附的影响

为研究环境中生物炭和微塑料之间的相互作用对有机污染物吸附产生的影响,选取两种粒径范围[0.85~2.00 mm（L）和0.11~0.18 mm（S）]的小麦秸秆生物炭（BC）和聚乙烯微塑料（PE）,对其性质进行表征,并测定了吸附平衡溶液中溶解性有机碳的浓度和组成,研究了其单独和共存时吸附菲的行为。结果表明：同种颗粒物不同粒径间的差异主要体现在总比表面积、孔结构和表面官能团数量;SBC的总比表面积（216.32 m²·g^-1）约是LBC（2.31 m²·g^-1）的100倍,而LBC的平均孔径（8.92 nm）约是SBC（2.28 nm）的4倍;SPE的总比表面积（0.17 m²·g^-1）是LPE（0.07 m²·g^-1）的2倍多。SBC羟基振动峰（3 400 cm^-1）的强度显著高于LBC;SPE亚甲基振动峰的强度高于LPE。吸附等温线结果显示,颗粒物对菲的吸附均符合Freundlich模型（R²>0.94）;单一颗粒物吸附菲能力（lg K_f）的顺序为SBC>SPE>LPE>LBC;当生物炭与聚乙烯微塑料共存时吸附能力强于单一颗粒物,并且高于两相Freundlich模型预测值,说明菲在生物炭与聚乙烯微塑料混合颗粒物上的吸附不是独立的;同时,混合颗粒物吸附平衡溶液中溶解性有机碳的浓度和芳香度明显下降,并且溶解性有机碳浓度与颗粒物的lg K_f显著负相关,说明不同颗粒物对菲的吸附不仅受颗粒物表面性质的影响,还受溶解性有机碳的控制。     

生物炭及炭基肥影响农田土壤改良效应的研究进展

我国南方农田普遍存在土壤酸化加速、土壤肥力和质量不断下降、土壤微生物群落结构和功能失调等土壤退化现象。近年来,大量研究表明生物炭是一种应用前景广阔的土壤改良剂,而将其与肥料有效结合制成生物炭基肥,将在我国农田酸化土壤改良和作物增产等方面发挥重要作用。本文重点针对生物炭和生物炭基肥在农田生态系统中影响土壤改良的效应进行了综述,旨在为我国南方农田土壤改良和农业生产可持续发展提供参考。