生物炭与秸秆配施对设施土壤有机碳矿化及理化性质的影响

[目的]研究不同温度制备生物炭与秸秆配施对设施菜地土壤有机碳矿化特征及土壤理化性质的影响.[方法]以北京郊区设施菜地土壤为研究对象,进行室内矿化培养试验.[结果]生物炭与秸秆配施显著提高土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,而单施生物炭对两者影响较小.添加300℃生物炭处理的土壤有机碳累积矿化量比添加600℃生物炭的处理高2.6％～17.6％,土壤有机碳累积矿化量随着秸秆添加量的增加而增大.生物炭的添加降低土壤有机碳的相对矿化潜力,额外添加等量秸秆也未能完全抵消生物炭对土壤有机碳相对矿化潜力的抑制作用.单施生物炭和生物炭与秸秆配施均显著提高土壤pH值和电导率.与单施生物炭相比,生物炭与秸秆配施对土壤有机质、碱解氮、有效磷含量的提升效果更为显著.[结论]施用生物炭对提高设施土壤有机质含量和碳库稳定性、促进固碳减排具有重要意义.而生物炭与秸秆配施不仅能够发挥生物炭的固碳功能,也能够提供更多的有效养分,更有利于改善设施土壤质量和促进土壤养分平衡.     

施用生物质炭后稻田土壤性质、水稻产量和 痕量温室气体排放的变化

【目的】研究生物质炭对连续两年稻田土壤性质、水稻产量和痕量温室气体排放的影响,为合理施用生物质炭而促进水稻生产可持续的低碳发展提供科学依据。【方法】选择成都平原稻田,2010年布设了施氮与否（0与240 kg N•hm-2）下生物质炭土壤施用（0、20、40 t•hm-2）试验,连续两年观测土壤性质、水稻产量、土壤CH4和N2O排放的变化。【结果】施氮肥条件下,生物质炭连续两年对主要土壤肥力性质表现出改善效应,提高了土壤有机碳、全氮含量和pH,同时降低土壤容重,但对水稻产量影响不显著。生物质炭对CH4排放的影响依氮肥施用而异。不施氮肥下,施用生物质炭提高当季土壤CH4排放（20 t•hm-2用量时）,但次年无影响。施用氮肥下,不同用量生物质炭对土壤CH4排放无显著影响,仅40 t•hm-2用量时次年CH4排放有所增加;生物质炭对不施氮肥土壤当季N2O排放无显著影响,并降低次年的排放。然而,施氮肥下,生物质炭连续两年显著降低了土壤N2O的排放,其降幅高达66%。施氮肥条件下,连续两年生物质炭处理降低稻田痕量温室气体的综合温室效应及其水稻生产的碳强度,特别是40 t•hm-2的高用量下。【结论】在连续两年内,稻田采用生物质炭配施氮肥的管理措施对改善土壤性质和稳定水稻产量具有持续效应,高用量生物质炭(40 t•hm-2)显著降低稻田CH4和N2O痕量温室气体排放的综合温室效应和水稻生产的碳强度,且在连续两年内具有稳定的持续性。因此,在当前稻田管理措施下,生物质炭施用量为40 t•hm-2可实现稻田稳产和固碳减排的目标。     

氧化镁负载的油茶壳基生物炭的制备及其吸附镉性能研究

重金属污染,尤其是废水中的镉污染,是环境和人类关注的重点,吸附是解决水体镉污染的有效手段。本文以油茶壳为碳源,氯化镁为活化剂,在500~700℃氮气气氛下制备了负载氧化镁的油茶壳基生物炭(MgO@AC-x,x为炭化温度),通过静态吸附实验研究了其对水中Cd^2+的最佳吸附条件。结果表明:室温下,pH为6时,初始Cd2+质量浓度为100mg·L^-1,吸附剂加入量为1g·L^-1,吸附时间为180min时,MgO@AC-500对Cd^2+的去除率98.78%。根据Langmuir热力学模型拟合,MgO@AC-500对Cd^2+的最大吸附量为913mg·g^-1。经6次循环后,MgO@AC-500对Cd^2+的吸附量下降了16.53%,生物炭具有良好的循环再生性能。该研究为农林废弃物资源化用于废水中重金属处理提供理论依据和技术支撑。     

添加保水剂、生物炭和草木灰对发酵床秸秆垫料栽培基质养分淋溶的影响

通过室内模拟基质柱淋溶实验,对添加3种不同材料的发酵床秸秆垫料栽培基质淋溶液的pH值、电导率、总氮、硝态氮、总磷、铁含量等指标进行了比较。结果表明:保水剂对基质发挥保水储水作用在淋溶中后期,生物炭则在淋溶前期,而草木灰加速了基质柱水分的淋失;保水剂不能协助生物炭减少基质淋失水分,但能协助草木灰减缓水分淋失;添加保水剂、生物炭及草木灰均使基质淋溶液的pH值有不同程度的升高;添加保水剂和生物炭能降低基质总氮和硝态氮淋失;保水剂会加速基质总磷的淋失,而草木灰能显著减缓基质总磷的淋失;添加3种材料都能不同程度地降低第1次淋溶液中铁、铜和锌的含量;草木灰吸附金属离子的能力高于生物炭的。     

慢速热解条件下生物炭理化特性分析

生物炭可以作为优质燃料、土壤改良剂以及生物有机肥料等,不同用途的生物炭特性差异较大。为此,针对在慢速热解条件下产生的生物炭特性,如固定碳、热值、比表面积、孔隙等进行分析,得出温度是影响生物炭理化特性最重要参数,升温速率、滞留时间等对各特性也有一定影响。同时,结合目前各种类型热解设备综合比较认为:窑式热解设备适合生产质量不高、固定碳含量较高的生物炭;固定床式热解设备根据加热方式不同可以生产各种生物炭,适应范围较广;移动床式热解设备适合生产固定碳、比表面积较高的生物炭。另外,现有各设备在结构参数、自动控制方面、生物炭冷却方面还有待提高,设计出规模化、自动化的成套设备是未来的发展趋势。     

氧化铁改性秸秆炭吸附铬(Ⅵ)性能研究

为增强秸秆炭对水体中铬（Ⅵ）的吸附能力,利用FeCl₃溶液,把氧化铁引入其孔隙中,通过响应面实验方法优化制备过程。得到最优氧化铁改性秸秆炭（以最优改性炭表示）的制备条件为炭化温度400℃,铁与炭质量比0.85。最优改性炭和未改性炭特性通过元素分析、BET比表面积、扫描电镜、红外光谱和X射线衍射等表征测定,结果表明：最优改性炭表面粗糙,比表面积和孔隙体积增大,孔隙中含有多种氧化铁成分。最优改性炭吸附铬性能表明：Langmuir理论最大铬吸附量为30.96 mg·g^-1;吸附过程符合准二级动力学模型;随溶液pH值的增大,铬吸附量减小;随炭用量的增加,铬去除率增大。研究表明：改性秸秆炭的铬（Ⅵ）吸附能力得到显著提升,可用于水体中铬（Ⅵ）的吸附去除,这也为高效利用农作物秸秆提供新途径。     

滇池柴河流域蔬菜地土壤施用生物炭包膜尿素与普通尿素的氮损失研究

[目的]为滇池柴河流域蔬菜种植区更科学、合理使用氮肥以及当地农业面源污染控制提供依据。[方法]通过盆栽试验,比较施用炭基包膜尿素与普通尿素对柴河周边蔬菜地土壤氨挥发和氮淋失的影响。[结果]氮损失量与施氮量呈正比,氮素淋失量均高于氨挥发量;同一施肥水平的两种肥料氨挥发、氮素淋失和氮素损失量间差异在0.05水平显著(普通尿素生物炭包膜尿素);在施氮量为320和280 mg/kg的水平下,生物炭包膜尿素处理比普通尿素处理氮损失低43.5%~45.5%,其中氨挥发低3.7%~21.7%,氮淋溶低49.8%~52.1%,而硝态氮是氮素淋溶的主要形式占总氮淋出的76.0%~95.7%(普通尿素处理)和51.6%~53.5%(生物炭包膜尿素处理)。[结论]生物炭包膜尿素主要通过减少硝氮淋失来控制氮损失。减量施氮并结合生物炭包膜尿素的施用,对控制该地区氮肥施用带来的水体污染具有现实指导作用。     

铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附效果研究

[目的]研究稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附特性,为其作为添加剂进行炭基肥料的开发提供参考.[方法]以稻壳为原料,在500℃无氧条件下热解制备稻壳生物炭(RBC),并采用3种工艺制备铁改性稻壳生物炭(FDRBC、FWRBC和FWBC).利用比表面积测定仪(BET)和扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)...     

稻壳炭对红壤理化特性及芥菜生长的影响

本文探讨了不同热解温度制备的稻壳炭的基本性质,并通过盆栽试验研究了500℃热解稻壳炭添加量对南方红壤理化性质和芥菜产量的影响。结果表明:稻壳炭添加量3%、5%和10%三个处理显著改善了红壤的理化性质,土壤体积质量较对照处理依次降低0.11、0.28和0.42 g/cm~3,p H由4.5分别增加到7.5、7.8、8.4,CEC依次增加52.16%、187.02%和214.35%,土壤有机质、速效磷和速效钾显著增加,但稻壳炭添加量10%处理的土壤碱解氮含量降低。稻壳炭对芥菜的养分含量、产量等指标影响较为显著,随着施炭量的增加,芥菜的生物量增加,叶片全氮从1.63 g/kg增加到2.44 g/kg,全磷从2.32 g/kg增加到3.09 g/kg,全钾从47.1 g/kg增加到56.7 g/kg,产量由108.37 g/盆增加到608.7 g/盆。总之,添加5%的500℃热解稻壳炭有效改善了酸度较强的红壤的理化性质,促进了芥菜的生长和增收以及对氮磷钾养分的吸收和储存。在红壤改良上,稻壳炭的最佳添加比例为5%。     

稻壳炭和腐殖酸对水稻抗逆生理与产量的影响

以晚稻‘株两优819’为材料,采用随机区组试验设计,在田间研究稻壳炭和腐殖酸不同施用量对水稻产量的影响;以早稻‘湘早籼45号’为材料,采用盆栽试验,研究稻壳炭与腐殖酸对水稻抗逆生理和光合作用的影响。结果表明:随着稻壳炭、腐殖酸施用量的增加,水稻产量都增加;稻壳炭和腐殖酸都能显著提高水稻叶片的光合能力和抗氧化酶活性。因此,在大田施用稻壳炭和腐殖酸能够提高水稻的产量。