生物炭对土壤微生物特性影响的研究进展

生物炭是在低氧条件下生物质经过热裂解得到的含碳丰富的产品,可提高土壤酸碱度,具有保水保肥及改善土壤微生物特性等功能。综述了生物炭对土壤微生物生物量、微生物群落结构及土壤酶活性的影响,多数研究表明:生物炭的碱性性质及多孔性质提供了适宜微生物生长的微环境,从而增加了土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮等的含量; 生物炭含有的营养物质及多孔性质,促进了土壤中细菌及某些功能菌的生长,但同时生物炭中含有的重金属及多环芳烃等有毒物质对细菌生长存在抑制作用; 相比于土壤细菌,生物炭碳氮比(C/N)高、含大量难降解碳化合物,则有利于土壤真菌生长,并且生物炭具有的较大孔隙度,为真菌菌丝提供了附着位点; 生物炭对微生物的促进作用间接提高了土壤中脱氢酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶等土壤酶活性。因此,未来应进一步探索生物炭与土壤微生物之间的相互作用机理,深入了解生物炭的土壤改良作用,深化对土壤微生物多样性的认识。     

杨树人工林沼液和生物炭混施对表层土壤活性有机碳的影响

人工林施肥是一种重要的经营管理措施,而近年来沼液的处理与生物炭肥的使用也引起了人们广泛关注。在苏北杨树人工林集中分布区开展了沼液(施用量为0、125、250、375 m³/hm²)和生物炭(施用量为0、40、80、120 t/hm²)交互肥效实验,结果表明:①在所有沼液施肥水平中,生物炭的施用增加了表层土壤的活性有机碳,并提高了土壤微生物生物量碳氮比,使得微生物群落向真菌主导类型发展; ②在所有沼液施肥水平中,生物炭的添加显著提高了表层土壤(0～10 cm)的pH,促进了土壤的氮矿化和硝化作用; ③沼液和生物炭对土壤活性有机碳和pH具有显著的交互效应。因此,沼液和生物炭混施能进一步促进土壤活性有机碳的含量,改良土壤肥力,提高人工林生态系统生产力。     

不同施用量生物炭对绿豆镉吸收的阻控效应

探究不同施用量生物炭对不同生长期绿豆（Vigna radiata (L.) R. Wilczek）镉（Cd）吸收的阻控效果.通过盆栽试验,以Cd污染旱地土壤为基质,对其进行2.5%和5.0%（质量分数）的鸡粪生物炭添加处理,同时以无生物炭添加（0%）作为对照处理,所有处理均种植绿豆（生长周期为70 d）,探讨不同施用量的生物炭对结荚期和收获期的土壤pH、土壤Cd化学形态以及绿豆Cd吸收的影响.结果表明:生物炭添加降低了结荚期和收获期绿豆植株中Cd的富集,且植株地上、地下部分Cd吸收对不同剂量生物炭添加的响应存在差异.结荚期,不同施用量生物炭添加均显著降低绿豆植株根部Cd含量,添加2.5%生物炭对绿豆植株茎部Cd富集的阻控效应最强,而添加5.0%生物炭对绿豆植株叶片Cd富集的阻控效应最强;收获期,绿豆植株地上部分（叶、茎）的Cd含量表现为添加2.5%生物炭处理显著低于添加5.0%生物炭处理,植株地下部分（根）的Cd含量则表现为添加5.0%生物炭处理显著低于添加2.5%生物炭处理.生物炭添加改变了土壤中Cd化学形态的分布,显著降低了酸可提取态Cd的相对含量.在结荚期与收获期,添加5.0%生物炭的土壤其酸可提取态Cd的相对含量均最低,对同一处理不同生长期而言,添加2.5%生物炭的土壤中酸可提取态Cd占比减少的效果最显著,收获期降低幅度达26.68%.由此可见：在使用生物炭修复Cd污染土壤时,生物炭施用量、植物生长期和植物组织利用都应予以考虑.本研究结果可为农用旱地土壤污染治理与安全利用提供参考.     

秸秆生物炭及秸秆对大豆生长及土壤微生物活性的影响

为了明确不同秸秆利用方式对作物生长及土壤微生物的影响,采用盆栽试验,研究秸秆直接添加和秸秆生物炭添加对大豆生长状况、根际土壤有机碳及微生物群落功能多样性的影响.结果表明:秸秆生物炭添加(MB和WB)能有效提高大豆盛花期地下生物量.秸秆直接添加(M和W)能显著增加大豆花期根际土壤有机碳的含量,玉米秸秆直接添加处理(M)下的有机碳含量最高,为21.15 mg/g.大豆成熟期,秸秆生物炭添加处理(MB和WB)下土壤有机碳含量较空白处理(CK)显著增加,玉米秸秆添加处理(M)下根际土壤有机碳含量显著高于小麦秸秆添加处理(W).不同秸秆利用方式下大豆根际土壤平均颜色变化率(AWCD)随时间延长而增加,MB和WB处理较M和W处理能显著提高成熟期大豆根际土壤AWCD值.因此,可利用秸秆生物炭添加改善大豆根际土壤微生物活性,提高土壤碳贮量.     

生物炭对温室黄瓜酸化土壤的改良效应

为确定生物炭对酸化土壤的改良效果,以pH 5.63和pH 5.10的温室黄瓜连作后的土壤为研究对象,分别添加不同比例的生物炭,m(生物炭)∶m(土壤)=1∶100,3∶100,5∶100,以不添加生物炭的土壤为对照。采用温室内塑料钵培养的方法,研究不同生物炭添加量对酸化土壤改良效应。结果表明,不同生物炭添加量都可以提高酸化土壤的pH,阳离子交换量、交换性盐基总量和有机质的质量,降低土壤交换性酸总量,交换性Al~(3+)的量和交换性H~+的量。土壤pH与土壤交换性酸总量、交换性Al~(3+)的量和交换性H~+的量呈负相关;与土壤阳离子交换量、有机碳的质量和交换性盐基总量呈正相关。培养结束后,pH 5.63的土壤m(生物炭)∶m(土壤)=1∶100,3∶100,5∶100分别比对照的pH提高了8.5%,11.2%,17.2%;而pH 5.10的土壤m(生物炭)∶m(土壤)=1∶100,3∶100,5∶100,分别比对照的pH提高了13.5%,18.0%,20.4%。2种土壤均以m(生物炭)∶m(土壤)=5∶100处理效果最显著,而且对酸化严重的土壤改良效果更明显。     

热解温度对秸秆生物炭钝化重金属污染土壤影响分析

为了探究热解温度对以黄豆秸秆制备生物炭对土壤重金属Pb及Cd的吸附及钝化性能,以黄豆秸秆为原材料,在300,500和700℃热解温度下制备生物炭,并探究其对土壤重金属铅锌的钝化作用。实验结果表明随热解温度升高,生物炭中碳含量呈现上升趋势,且pH由8.95升高至10.23,灰分的含量却由34.5%下降至28.6%。热解温度能对生物炭吸附重金属Pb及Cd产生影响,并且热解温度升高,重金属吸附量呈现上升趋势,并且当热解温度为700℃时,生物炭对Pb及Cd的吸附量分别为1.2和26.8 mg/g。进一步探究表明热解温度能够提高生物炭对Pb及Cd的钝化性能,机制研究表明生物炭能够提高土壤中pH,并且热解温度升高提高了残渣态Pb及Cd的含量而降低酸可提取态Pb及Cd的含量。     

生物炭材料及其在水体中污染物去除领域的应用

<正>生物炭是由生物质在无氧或者缺氧条件下热处理得到的固体碳质材料,已广泛应用于土壤改良、土壤修复、水污染处理、作物增产、碳固定等领域。生物质热解碳化后形成的生物炭具有较高含量且稳定的碳,可降低由生物质燃烧和自然降解所产生的碳排放(碳负性)。施加到土壤中的生物炭可将碳储存在土壤中,并同时改良和(或)修复土壤。此外,生物质热解过程中产生的生物油和合成气可作为替代化石燃     

中药渣生物炭对污染土壤中Cu的修复

以中药渣为原料,采用限氧控温炭化法在300℃和500℃温度下制备生物炭,将其分别加入重金属污染土壤探究其对土壤中Cu的作用效果。土培实验结果表明:施加1%土重的生物炭后土壤中重金属Cu的形态发生迁移,主要是由有效态向残渣态转化,与对照相比,300℃和500℃生物炭培养下残渣态分别提高22.38%和20.11%,土壤中p H、有机质、CEC及碱解氮、速效磷的含量,脲酶、磷酸酶的活性在一定培养时间内有所增加,继而出现下降趋势。土壤阳离子交换量能较好地指示中药渣生物炭对污染土壤中Cu的钝化效果。300℃条件下制备的生物炭优于500℃条件下的生物炭。     

新疆莫索湾垦区的风沙土性质及其治理的研究

垦区风沙土以风积物为主,土质粗松,土壤剖面构造中无典型发生层次,随土壤发育土体中粘粒含量、铁铝氧化物及养分含量均呈增加的趋势。治理上重在防风固沙,以肥改沙。     

碱性Cd污染农田原位稳定化修复研究

围绕碱性农田重金属Cd污染原位稳定化修复技术,通过实验室小试筛选出以椰壳生物炭为核心材料的稳定剂应用于修复重金属Cd污染的碱性土壤,并进一步探究了施加稳定剂对于小麦生长的影响.研究结果表明,随着稳定剂施加量的增加重金属Cd钝化效果显著增加,在施加量为2%时,椰壳生物炭对土壤有效态Cd钝化率达到99.08%,远高于木质生物炭、硅肥以及钙镁磷肥.稳定化修复后,土壤中Cd由生物可利用性较高的形态向稳定的结合态转化,降低土壤环境风险.此外椰壳生物炭的施加还可以促进小麦生长,降低小麦体内Cd含量,稳定剂施加量为1.5%时,与对照组相比小麦根中Cd含量降低64.31%,地上部Cd含量降低69.60%.本研究筛选的椰壳生物炭作为稳定剂不仅能够实现Cd污染碱性农田的持效性修复,还能够显著改善土壤结构并提高土壤肥力,促进小麦生长,为以后该技术在我国北方大面积重金属污染碱性农田的修复及规模化应用提供支持.     

水稻秸秆炭对土壤性质和莲藕植株生长的影响

【目的】为了探究水稻秸秆炭对土壤性质和莲藕植株生长的影响,实现水稻秸秆等农业废弃物循环利用,提出一种用于莲藕植株生长的水稻秸秆炭施用方法。【方法】通过盆栽试验,首先探讨了水稻秸秆炭不同热解炭化温度(350、650℃)条件和施用量水平(质量分数分别为0.5%、1%、2%)对土壤化学性质、酶学性质的影响,其次研究了水稻秸秆炭对莲藕植株生长的影响,最后总结出水稻秸秆炭的最佳炭化温度和施用量。【结果】施用水稻秸秆炭能提升土壤pH,650℃水稻秸秆炭2%+化肥处理(G2)相比对照组提高了0.38个单位;水稻秸秆炭的施用也提升了土壤全氮、全磷、有机碳、速效钾含量,350℃水稻秸秆炭2%+化肥处理(E2)相比对照组分别提升了32%、150%、39%和260%;此外,水稻秸秆炭还能提高土壤碱解氮、速效磷等速效养分含量,在G2处理作用下分别提升了2.36倍、17.8倍。土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性在水稻秸秆炭作用下增幅显著,其中土壤脲酶活性在G2处理作用下增加最显著;E2处理对土壤磷酸酶、蔗糖酶活性的提升效果最显著;而土壤过氧化氢酶活性在水稻秸秆炭施用后降低。莲藕立叶叶绿素含量在E2处理作用下得到显著增...     

利用泥炭改良沙漠土的可行性试验研究（初报）

白菜盆栽试验表明，碱性沙漠土施入适量泥炭可明显地增加土壤养分，降低碱性，增强保水保肥能力，提高缓冲性能，促进作物生长，从而达到治理的目的。     

农田土壤中生物炭定量方法研究进展

生物炭还田是一种绿色可持续的固碳技术,可实现农田土壤碳封存、农林废弃物高效资源化利用和土壤改良等多重目标。量化农田土壤中的生物炭不仅有助于估量其长期稳定的碳储量,为生物炭碳汇计量提供数据支撑,同时也可作为大田土壤中生物炭稳定性的评价指标。生物炭属于黑炭类物质,基于环境中黑炭的定量方法,依据测定原理将生物炭定量方法归纳为热氧化法、化学氧化法、苯多羧酸分子标记法和光学法,综述了各种方法的测试原理、技术特点及其优缺点,旨在为精准选择合适的生物炭定量方法提供技术参考。     

生物炭修复技术在铅污染土壤及植物生长中的应用研究

为了探讨生物炭对铅污染土壤的修复效果,以耕作农田土壤为供试土壤,分别向其中加入200mg·L~(-1)与1 000mg·L~(-1)铅溶液进行人为污染,采用1%、5%生物炭修复剂BC400(中药渣生物炭与花生壳生物炭1:1)进行修复处理,分析测定了印度芥菜(Brassica juncea)生长前后土壤pH值、土壤铅含量、种子萌发率以及植物体内铅含量的变化.研究结果发现,人为加铅污染后,土壤pH值下降、NH_4NO_3浸提态铅含量上升、植物株高、茎粗均下降,植物体内重金属含量上升.加入生物炭修复剂后,可有效改善土壤pH值,提高种子萌发率及植株的高度和茎的粗度,显著降低NH_4NO_3浸提态铅含量、植物铅含量,且5%生物炭修复剂的改善效果优于1%.生物炭应用可铅污染土壤,有效降低重金属对植物生胁迫作用,可用于重金属污染土壤的生物修复.     

施加生物炭对三七连作土壤铅有效态含量的影响

以连作5 a三七种植土壤为对象,研究了施加生物炭对土壤重金属Pb有效态含量的影响.结果表明,施加生物炭后,土壤pH值显著提高,Pb有效态含量显著降低,全量含量无显著变化.土壤pH提高了1.23,有效Pb含量降低了0.62 mg/kg.土壤pH与有效态Pb含量呈显著负相关(r=0.626,P0.001),因此施加生物炭后土壤pH值升高可能是土壤Pb有效态含量降低的重要原因.     

利用生物炭与石灰钝化(修复)琼北土壤中的铬污染

通过室内培养试验,研究了石灰、生物炭和石灰+生物炭三种改良剂对琼北土壤中铬污染的修复情况.结果表明:石灰、生物炭和石灰+生物炭三种改良剂对琼北铬污染土壤均有钝化(修复)作用,钝化剂对土壤中有效态铬的钝化效率为:生物炭+石灰>石灰>生物炭,其中,生物炭对铬的稳定效率为23%～46%;石灰为30%～54%,生物炭+石灰为38%～60%;除了B₃处理外,三种钝化剂对有效态铬含量的降低程度随钝化剂含量的增加而增大,且生物炭对铬污染土壤的最佳投加剂量为2%.生物炭对重金属铬的钝化主要是依靠提高土壤pH值及其表面的吸附效应.石灰的加入提高了土壤的pH,增加了土壤对铬的吸附能力,降低了铬的有效性,从而降低了土壤的重金属污染程度.     

我国农作物残体制生物炭的固碳潜势和环境影响

应用生命周期评价方法并结合Gabi软件量化了我国农作物残体在生物炭制备及其土壤应用过程中的固碳潜势和环境影响.结果表明:生物炭系统的年度GWP100值(100年尺度下的全球变暖潜势)可达-921.66 kg CO 2e,能显著提高我国的固碳量;碳负性的实现主要依赖于所产生的生物油和热解气抵消燃煤发电,以及生物炭入土实现...     

生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响

生物炭不仅可以改良土壤理化性质,并且能够帮助土壤长期固碳从而减缓温室气体的排放。以江苏东台杨树人工林土壤为对象,设计4种生物炭添加量CK(0)、T1(40 t/hm²)、T2(80 t/hm²)、T3(120 t/hm²),探究生物炭及其季节动态变化对土壤理化性质、微生物量和碳源代谢的影响。结果表明:生物炭施入降低土壤含水率,却使得土壤pH升高; 生物炭导致土壤微生物量氮(SMBN)下降,并且SMBN具有明显季节动态变化,即冬春偏高、夏秋相对较低; 而生物炭没有明显改变土壤微生物量碳(SMBC),但SMBC季节动态变化明显。高浓度生物炭(T3)显著提高了微生物在Biolog平板上的AWCD(平均单孔颜色变化率),但对碳源代谢多样性影响不显著。主成分分析表明,相比不同的施炭处理,同一处理季节的差异更显著地影响了微生物碳源的代谢模式。     

微生物与生物炭复合修复铬污染土壤的室内试验研究

以铬污染土为研究对象,通过浸出试验、Cr(VI)残留值试验、BCR连续提取试验研究了巴氏芽孢杆菌、生物炭及巴氏芽孢杆菌与生物炭复合对铬污染土壤的修复效果。结果表明：经过20 d修复后,上述添加剂均能够修复铬污染土壤,但菌液与生物炭复合的修复效果优于菌液和生物炭,且菌液的修复效果要优于生物炭;其中,当菌液浓度OD600 为1.0与生物炭浓度40 g?kg-1复合时,土壤浸出浓度和土壤中Cr(VI)含量分别从90 mg?L-1、270 mg?kg-1降低至1.08 mg?L-1、5.14 mg?kg-1,修复效果最好;同时,3种添加剂均提高了土壤的pH,均促使铬从弱酸态向可还原态和残渣态转化,而对可氧化态铬影响不大;由X射线光电子能谱分析（XPS）分析可知巴氏芽孢杆菌与生物炭复合修复铬污染土壤为混合吸附和还原的过程。     

蚓粪及其生物炭农用对土壤-蔬菜系统中Cu/Zn阻控效应差异

为开发蚓粪资源化利用新途径和有效防控土壤重金属迁移风险,以牛粪源蚓粪(CV)为原材料制备蚓粪基生物炭(CVC),并将其施用于种植油麦菜的Cu/Zn污染土壤,研究蚓粪及其生物炭对油麦菜生长、Cu/Zn含量及土壤中Cu/Zn有效性变化的影响.结果表明:蚓粪及其生物炭施用均可有效促进油麦菜的生长并降低其可食部位和根系中的Cu/Zn含量,且以蚓粪生物炭5%添加水平下的阻控效果最佳;同时,蚓粪生物炭较之蚓粪可以更为有效降低土壤有效态Cu、Zn含量及其生物有效性系数,且5%蚓粪生物炭添加水平下对土壤中Cu/Zn有效性的降低效应更加明显.因此,可以利用蚓粪生产生物炭用于菜地土壤重金属污染迁移风险的有效阻控.