烟秆生物质炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响

采用盆栽试验,设置空白对照(CK)、化肥(F)、烟秆生物质炭(B)、烟秆生物质炭配施化肥(BF)4个施肥水平,配施化肥参考烟草专用肥养分配比(N︰P2O5︰K2O=12︰7︰22)与烟秆生物质炭混合施用,探究烟秆生物质炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响。结果表明：(1)与单施烟秆生物质炭相比,烟秆生物质炭与化肥配施土壤pH显著降低6.59%;土壤有机碳(SOC)和易氧化有机碳(EOC)含量显著增加,但土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著降低29.63%,土壤颗粒有机碳(POC)和微生物生物量碳(MBC)影响不显著;(2)与单施化肥相比,烟秆生物质炭与化肥配施使得土壤脱氢酶活性大幅提高近2倍;而与单施烟秆生物质炭相比,土壤蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性则显著降低;(3)烟秆生物质炭与化肥配施,能够提高土壤细菌群落丰富度及物种多样性;同时,与单施烟秆生物质炭相比,配施化肥使参与土壤有机质分解的土壤绿弯菌门相对丰度提高了16.79%,但土壤细菌α、β多样性显著降低;(4)RDA分析表明,土壤SOC、EOC、POC、MBC是影响土壤有机质分解和参与碳循环细菌分布的主要因素。综上所述,...     

落叶松板材常规干燥过程的动态机械吸附特性

为探索木材常规干燥机械吸附蠕变的动态发展模式,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,用切片法测定了沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势,并测定了不同尺寸规格及不同预处理工艺下木材试件的自由干缩变形。根据高聚物流变学理论与木材机械吸附蠕变理论,分析了干燥过程中木材厚度方向不同位置的机械吸附蠕变变形的变化规律及其主要影响因子,概括了木材表层与心层的机械吸附蠕变变形的典型发展模式。结论如下:可以采用线性函数与指数函数来分别描述含水率在低于20%和高于20%阶段的木材自由干缩率曲线,相关性较好;木材干燥机械吸附蠕变现象具有极大变异性,与干燥应力模式及应力发展间存在相互作用;在含水率低于特定温度对应下的纤维饱和点2%～4%时,木材表层的拉伸机械吸附蠕变应变与心层的压缩机械吸附蠕变应变均接近极大值;机械吸附蠕变在一定范围内的增大将有助于干燥应力松弛,机械吸附蠕变数值可作为木材干燥工艺调整的参考因子。      

市政污泥生物质炭重金属含量及其形态特征

为了探索污泥资源化利用的新途径,在200、300、500和700℃下裂解温度下,将干燥的市政污泥制备成生物质炭,分析其主要重金属形态及其含量,了解裂解温度对污泥生物质炭重金属形态及其含量的影响.结果表明:高温裂解处理不仅影响污泥生物质炭重金属总量,而且还影响其形态.随着裂解温度提高,污泥生物质炭中重金属含量增加;低温(200℃)裂解处理导致汞损失殆尽,但提高了酸溶态As、Cd、Mn和Zn的含量;裂解温度超过300℃,重金属残渣态含量大幅度增加,比例占50％以上,可氧化态、酸溶态和可还原态重金属含量均随裂解温度的提高而降低.结果显示,尽管污泥生物质炭重金属含量比干燥污泥高一些,但大部分转化为生物有效性极低的残渣态.     

农用生物炭研究进展与前景

生物炭以其良好的解剖结构和理化性质,广泛的材料来源和广阔的产业化发展前景,成为当今农业、能源与环境等领域的研究热点。本文综合分析、评述了生物炭在土壤、作物、农田生态系统等领域应用的主要研究进展及其未来保障中国粮食安全的重要意义,从低碳、循环、可持续视角,客观、辩证地探讨了生物炭在农业上的应用价值及其产业化发展前景。生物炭在修复土壤障碍,提升耕地生产性能和作物生产能力,促进农业可持续发展和保障国家粮食安全等方面具有重要现实意义和应用价值,本文结合中国国情,提出了进一步深入研究与开发生物炭产业的方向与建议,旨在为中国生物炭产业的健康发展提供参考。     

热解温度对畜禽粪便生物炭产率及理化特性的影响

以鸡粪、猪粪渣和牛粪为原料,采用室内密闭低氧制备生物炭,研究不同温度(350、450、550、650、750 ℃)下,畜禽粪便生物炭的产率和理化特性.结果表明,随着热解温度的升高,畜禽粪便生物炭灰分、pH、电导率、盐分、全P和全K含量逐渐增加,而炭化产率、挥发分含量、固定碳产率、全N含量逐渐降低,同时生物炭表面超微结构粗糙程度加剧.综合分析确定,获得高炭化产率和低氮损失的适宜热解温度为450 ℃,该温度下生物炭品质优劣依次为牛粪、猪粪渣、鸡粪.畜禽粪便生物炭具有较高pH和总养分含量,可作为酸性土壤调理剂和有机肥生产辅料.     

玉米秸秆炭对红壤镉吸附及养分含量、赋存形态的影响

为明确玉米秸秆炭添加对土壤重金属镉(Cd)的吸附固持及主要养分元素N、P形态转化的影响,以土壤质量0%、2%、4%和8%的比例向红壤中加入玉米秸秆生物质炭材料,混合后培养35 d,通过等温吸附实验探究玉米秸秆炭施加对红壤中Cd~(2+)吸附的影响及其作用机制,并结合逐级化学提取法对红壤养分元素N、P和K的生物可利用性及其赋存形态变化进行研究。结果表明,玉米秸秆炭的施加能增加红壤p H值和有机碳总量,并显著提高红壤上Cd~(2+)的吸附量,Freundlich和Langmuir方程均能够较好拟合该等温吸附过程(R20.90);SEM-EDAX分析表明生物质炭吸附了部分土壤中的Cd~(2+),在p H 4~8范围内,土壤p H值的增大促进了红壤对Cd~(2+)的吸附;土壤悬液Zeta电位结果表明玉米秸秆炭的施加增加了土壤表面的负电荷量,使得红壤通过静电吸附作用结合更多的Cd~(2+)。此外,生物质炭的施加提高了土壤中离子交换态磷(KCl-P)、离子交换态氮(IEF-N)和速效钾含量,土壤中不同形态磷(Ca-P、Fe-P)含量随着生物质炭的增加均呈现上升趋势,而土壤中总可转化态氮(TTN)的含量则变化不明显。以上结果表明,玉米秸秆炭的施用能有效降低重金属污染土壤的环境风险,提高土壤质量。     

花生壳生物炭对潮土和红壤理化性质和温室气体排放的影响

为探讨花生壳生物炭用于农田土壤改良的效果,采用盆栽试验,结合静态箱-气相色谱法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的理化性质及温室气体排放变化特征的影响。结果表明,施用生物炭对潮土温室气体排放的影响较大,且两种土壤表现出不同的排放特征。总体上,潮土N_2O累积排放量显著高于红壤,与单施氮肥处理相比,随生物炭添加量的增加,潮土N_2O累积排放量显著降低,降幅达6.5%~26.6%;红壤N_2O累积排放量则随生物炭添加量的增加呈上升趋势,与单施氮肥处理相比,红壤N_2O累积排放量增幅为14.7%~54.3%。与对照相比,施用生物炭显著增加潮土CO_2排放,其累积排放量增幅最大为25.9%;而对红壤CO_2累积排放量则没有显著影响。此外,在施用不同剂量生物炭处理下,两种土壤CH_4排放无规律性变化,CH_4排放累积量总体在0左右。与空白对照和单施氮肥处理相比,随生物炭添加量的增加,两种土壤的固碳量显著增加,潮土增加了57.1%~78.7%,红壤增加了11.2%~59.9%;同时随生物炭的施用,潮土温室气体排放强度显著提高68.0%~76.8%,而生物炭添加量对红壤的温室气体排放强度无显著影响。分析认为,对潮土施用生物炭通过改变土壤容重、有机碳、无机氮等养分含量,显著提高温室气体排放强度,抑制供试作物生长,增强其净综合温室效应;而对红壤添加生物炭则可促进作物生长,其温室气体排放强度无显著增加,提升土壤固碳量,具有较好的生态效应。     

秸秆还田下生物炭和硫酸铵对稻田N2O和CH4排放的影响

【目的】以江淮地区麦茬稻田为对象,研究秸秆还田下不同施肥处理对稻田N2O和CH4排放的影响,并结合水稻产量计算不同处理综合温室效应（GWPs）和温室气体强度（GHGI）。【方法】试验采用裂区设计,主处理2个水平,为秸秆还田（S）和秸秆移除（NS）,副处理4个水平,分别为不施氮肥（CK）、传统施肥（T0）、生物炭与尿素配施（T1）和单施硫酸铵（T2）,共计8个处理,采用静态暗箱GC气相色谱法检测不同处理稻田N2O和CH4排放通量,测定土壤温度、湿度和无机氮含量,统计水稻产量,计算综合温室效应和温室气体强度。【结果】无论是秸秆还田还是移除条件下,除CK外,其他施肥处理的 N2O和CH4排放通量都会在基肥和追肥施用后出现峰值。无论秸秆还田与否,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施和单施硫酸铵处理均能显著降低N2O和CH4累积排放通量。在秸秆还田和移除条件下,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施处理均会导致水稻产量显著降低,但会提高土壤NO-3含量,增加对周围水体污染的风险。在秸秆移除和还田条件下,与传统施肥处理相比,单施硫酸铵均能显著增加水稻产量,增幅分别为12.27%和7.78%。与秸秆移除相比,秸秆还田条件下单施硫酸铵会显著促进N2O排放,但显著降低CH4的排放以及综合温室效应和温室气体强度。【结论】在目前秸秆还田造成CH4排放增加的背景下,用硫酸铵替代尿素能显著降低CH4排放,并提高水稻产量,降低综合温室效应,施用效果最佳。     

球磨生物炭的性质及其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的毒性效应研究

为研究球磨生物炭的微生物毒性效应,采用元素分析、比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)及傅立叶红外(FTIR)表征等手段研究了500℃裂解小麦秸秆生物炭(BC)和球磨生物炭(BM)的性质,采用毒性暴露实验分析了不同浓度(0、10、20、50、100、200 mg·L~(-1))下两种生物炭对大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC 25922和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 25923的毒性效应。结果表明:BC的比表面积为98 m~2·g~(-1),而BM的比表面积提升到309 m~2·g~(-1),球磨可以增加生物炭中含氧官能团的数量;在0.9%NaCl溶液中,添加10 mg·L~(-1)的BM时,S.aureus存活率为90.1%,E.coli存活率为98.2%。当浓度增大到200 mg·L~(-1)时,S.aureus的存活率降低为23.5%,E.coli的存活率仍可达91.8%;而在LB培养基中,BM浓度为200 mg·L~(-1)时,S.aureus的存活率增加到58.1%;相同条件下,BM对微生物的毒性显著强于BC,这可能与粒子大小差异相关。而BM对革兰氏阳性菌S.aureus的毒性显著强于革兰氏阴性菌E.coli,这可能与E.coli产生的胞外聚合物(EPS)有关;添加活性氧自由基(ROS)消除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)发现,氧化损伤是造成S.aureus细胞死亡的主要原因,但是纳米颗粒对细胞的机械碰撞等其他因素也有可能是BM产生毒性的原因。研究表明BM对微生物具有一定的环境毒性效应,因此在BM使用过程中应注意其可能的环境影响。     

田间“限氧喷雾”制备生物炭技术与炭质表征

生物炭具有改良土壤、固碳减排、吸附重金属和有机污染物等方面的有益作用,但其农业和环保应用面临着成本过高这一瓶颈问题.在田间直接将生物质转化为生物炭,可节省原材料收集与炭品运输等环节的费用,降低使用成本.可通过喷雾技术在田间限氧条件下实现生物炭的制备,其工艺如下:物料在槽内经逐层压实后,采用单向引燃、逐次喷雾的方式辅助竹柳和棉秆成炭;采用多位点引燃、逐层喷雾的方式辅助芦苇成炭.制炭期间,土槽中的侧壁开孔方管起通气和限氧作用以控制适燃,铁质密网起限氧、防尘和提供喷雾通道等作用以控制成炭.采用该技术制备的生物炭表现出了较好的同槽均质性和异槽同质性,成炭率达30%,制备得到的炭含有丰富的羧基(0.71～1.43 mol/kg)、酚羟基(0.43～1.09 mol/kg)官能团,且具有较大的比表面积(45.5～83.2 m~2/g).田间"限氧喷雾"技术为生物炭的制备提供了新的思路和技术选项,也为其农业和环保应用创造了条件.