施用氮肥与生物炭对菜地净综合温室效应的影响

采用静态暗箱-气相色谱法,研究施用氮肥与生物炭对菜地周年净综合温室效应(net GWP)的影响。结果表明:施用氮肥可以显著增加菜地N2O累积排放量和净综合温室效应,增幅分别为31.2%~116.4%和38.9%~308.5%,对蔬菜产量和CH4累积排放量无显著影响,增加菜地温室气体强度(GHGI)52.1%~293.8%;施用生物炭能够显著减少菜地N2O的累积排放量和净综合温室效应,减幅分别为1.6%~24.4%和89.5%~701.1%,显著增加蔬菜总产量2.4%~34.5%,降低菜地温室气体强度。因此,在菜地施用生物炭既能保证蔬菜产量又能减少温室气体排放,是合适的增产减排措施。     

生物炭对冬小麦土壤理化性质和产量的影响

为了探究不同水氮条件下生物炭施加量对华北平原冬小麦种植系统土壤理化性质和产量的影响,以山东省济南市长清区某灌溉试验中心站2019—2020年进行的田间试验为基础,在优化水氮和优化80％水氮条件下,设置生物炭施加量分别为0、20、40 t/hm2,测定土壤氮磷含量、容重和含水率以及冬小麦产量.结果表明:在2种水氮条件下,...     

培养条件下生物炭对红壤菜地土氨挥发和土壤性质的影响

本研究以南方酸性红壤菜地为供试土壤,利用密闭法室内培养模拟,研究了生物炭单独添加（B处理）或与尿素同时添加（BN处理）对土壤氨挥发、土壤化学性质和酶活性的影响.结果表明:与 CK 相比,生物炭单独添加处理（B）氨挥发量显著增加,如果同时添加尿素（BN）则氨挥发量更高.单独添加生物炭后,土壤pH值、EC值、CEC值以及脲酶活性和蛋白酶活性显著增加,但除CEC值外,其余指标B处理和BN处理间没有差异.相关分析表明,氨挥发与土壤pH值、EC值、脲酶活性存在显著正相关,与CEC值存在极显著正相关,与蛋白酶活性相关性不显著.在酸性土壤中施用生物炭要考虑氨挥发引起的氮素损失问题.     

外源有机酸协同生物炭对土壤微量元素的影响

为未来改善生物炭和有机酸共存的土壤营养状况提供参考依据,有必要探究生物炭和有机酸共存对土壤中微量元素的影响。以玉米秸秆为原材料制备生物炭,采集不同深度的黄棕壤,选择柠檬酸和苹果酸这2种酸进行试验,除对照外共设置8个不同处理方式,分别是不施加或施加生物炭的表土加柠檬酸处理、不施加或施加生物炭的表土加苹果酸处理、不施加或施加生物炭的底土加柠檬酸处理和不施加或施加生物炭的底土加苹果酸处理。结果表明：（1）与对照组相比,施加2种有机酸增加了土壤中的铁和锰的溶出,且柠檬酸处理的土壤溶液中的铁和锰含量高于苹果酸处理;（2）由于底土和表土存在理化性质的差异,影响了铁和锰的溶出量,底土溶液锰的溶出量高达0.34 mmol/L,而表土溶液铁的溶出量高达0.7 mmol/L;3）2%的生物炭没有完全阻碍两种有机酸对微量元素的溶出。结论 有机酸可以活化土壤中的铁和锰,其活化效果与有机酸种类、浓度、金属、土壤酸碱度有关,且生物炭的施加对阻碍有机酸活化土壤中微量元素的能力有限。     

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。     

生物炭对高粱根际土壤线虫的影响

为研究不同生物炭施炭量对高粱根际土壤线虫的影响,采用高通量测序技术,对鄂尔多斯市达拉特旗昭君镇的高粱样地土壤线虫的群落组成及多样性进行分析。结果表明：该样地内的土壤线虫种类共计1门3纲7目23科33属,优势属为轮线虫属Criconemoides(PP),适量施加生物炭会使土壤中植食类线虫相对丰度增加;适量施加生物炭与不施加生物炭的对照组相比,生物炭施炭量越高,土壤线虫群落的多样性越低;与土壤线虫群落结构相关性较大的土壤化学指标是有机质含量（OM）,其次是速效氮含量（AN）,速效磷含量（AP）和pH对土壤线虫群落的影响较小。     

生物炭对土壤修复的研究进展

我国农业已逐步由粗放型经营转变为集约型经营,绿色低碳模式逐渐成为农业发展的新方向。生物炭是一种新型生物材料,主要以农业废弃物为原材料经高温加工而成,富含碳元素及其他植物所需的微量元素,孔隙结构发达,表面积巨大,对土壤具有修复作用。生物炭的优良性质使其近年来在农业生产和生态环境保护方面得到了广泛应用和关注。重点综述了生物炭对土壤性质（pH和田间持水量）、土壤养分、土壤酶活性以及土壤微生物群落的影响,对国内外研究动态和研究热点进行了简要归纳,通过思考和分析,对生物炭未来的研究方向提出合理建议,以期为今后生物炭的深入研究提供依据。     

施用生物炭和复合肥对桢楠生长及养分吸收的影响

为促进生物炭在林业生产中的科学应用,采用野外林地试验,设置不施肥(CK)、施用复合肥200 g (F)、稻壳生物炭300 g (RB)、木屑生物炭300 g (WB)、稻壳生物炭300 g+复合肥200 g (RBF)、木屑生物炭300 g+复合肥200 g (WBF)等6种施肥处理,探究不同处理对桢楠(Phoebe zhennan)生长和养分吸收的影响。结果表明：与不施肥处理相比,单施稻壳生物炭能显著增加桢楠的叶面积,促进叶对N的吸收;单施木屑生物炭能显著增加桢楠株高增长量、根生物量和叶面积,显著促进叶对N、P的吸收和根对K的吸收,但显著抑制茎对P的吸收。与单施复合肥处理相比,稻壳生物炭与复合肥配施能显著增加桢楠株高增长量、叶面积,促进叶对N的吸收;而木屑生物炭与复合肥配施能显著增加桢楠茎生物量、叶面积,促进根对K的吸收,但显著抑制茎对N的吸收。综上,单施木屑生物炭、木屑生物炭与复合肥配施在一定程度上能促进桢楠的生长和养分吸收,可作为桢楠造林的备选基质。     

生物炭添加对土壤冻融过程中温室气体排放的影响

【目的】研究模拟生物炭添加对土壤冻融过程中二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)排放的影响,为冻融期土壤温室气体的减排提供参考。【方法】以伊犁河谷典型农田为研究对象,野外采集原状土柱,并在室内模拟不同幅度的冻融过程(+5 ℃、-5 ℃～ +5 ℃和-10 ℃ ～ +10 ℃),探求冻融过程中土壤CO₂、CH₄和N₂O排放对生物炭添加(0、20和40 t/hm²)的响应特征。【结果】与不添加生物炭的处理相比,添加生物炭会使冻融过程中的土壤CO₂排放量提高1.1～1.4倍,但该影响远小于冻融作用对土壤CO₂排放的促进作用(为CK的1.5～3.2倍); 虽然冻融作用未显著(P > 0.05)影响土壤CH₄的累积排放量,但生物炭的添加显著(P < 0.05)促进了45.5%～81.8%的CH₄吸收量; 冻融作用使土壤N₂O的累积排放量提高了1.3～3.0倍,生物炭降低了冻融过程中10.2%～30.9%的土壤N₂O排放量,但在多数情况下这种减小并不显著(P > 0.05)。【结论】模拟生物炭添加会增加土壤冻融过程中CO₂的排放,也会促进CH₄的吸收和N₂O的减排。     

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。     

生物炭对镉、铅、锌污染土壤上小白菜生长状况的影响

采用500℃限氧热解制备的玉米秸秆生物炭作为改良剂,通过盆栽实验,研究生物炭对Cd、Pb、Zn复合污染土壤上小白菜生长状况的影响。结果表明,不同质量比生物炭配施量对Cd、Pb、Zn污染土壤上小白菜生物量有明显影响,小白菜干重、鲜重均表现为生物炭配施5%(w/w)>3%(w/w)>0%(w/w)>1%(w/w);在土壤重金属Cd、Pb、Zn污染程度较高时,少量生物炭配施并不能明显改善小白菜生长状况;重金属胁迫对小白菜吸收土壤水分可能有重要影响,同时,5%(w/w)相对于3%(w/w)生物炭配施虽然更有利于改善小白菜生长状况,但大量生物炭配施可能会导致土温升高,蒸发加强,对土壤持水能力产生不利影响。     

不同生物炭进入土壤后对304不锈钢腐蚀的影响

生物炭在土壤应用过程,不可避免地会对与土壤之间接触的机械设备部分产生腐蚀作用。为探究生物炭应用于农业生产中对机械设备以及金属工具损耗的影响,采用分别在700、400和100℃温度下裂解制备的小麦秸秆生物炭(WB)、水稻秸秆生物炭(RB)和松木生物炭(PB)的生物炭对304不锈钢板材进行腐蚀处理,并测量其极化曲线和电化学阻抗谱和腐蚀表现。结果表明:与空白组(CK)对比,相较于304不锈钢的腐蚀速率,在施入WB的土壤中,腐蚀速率会随着WB裂解温度的增大而增大;而加入RB的土壤会加剧不锈钢的腐蚀,其中在加入400℃RB的土壤中腐蚀速率达到最大;这是因为WB和RB的加入会提升土壤中的Cl~-含量至足以达到点蚀效应的程度加速了不锈钢板材的腐蚀。与此同时,发现100℃制备的PB生物炭可以抑制不锈钢的腐蚀。总而言之,不同生物质和制备温度的生物炭在土壤实际应用中表现出不同的腐蚀和抗腐蚀特性,因此深入研究这些方面将为其农业应用具有深远影响。     

生物质炭对废弃农田土壤中重金属形态和生物有效性的影响

本研究将生物质炭（2%,质量分数）施加到重金属污染农田土壤中,并采用盆栽试验方法种植小白菜,以考察生物质炭对废弃农田土壤中重金属（Cd、Pb、Cu、Ni、Zn和Cr）的总量和形态、小白菜生物量及其吸收重金属的影响。结果表明：生物质炭对土壤中Cd、Cu、Ni的总量无显著影响,而对Pb、Zn和Cr总量的影响主要与生物质炭吸附能力差异对淋溶损失的影响有关。生物质炭对土壤中重金属形态的影响与生物质炭和重金属的种类有关：生物质炭对Pb和Zn形态的影响程度最大,Cd和Cu次之,但对Ni和Cr形态几乎无影响。生物质炭（除了CC6）使小白菜的干重显著增加了27%～78%(P <0.05),这可能与生物质炭使土壤有机质含量显著增加以及总氮和总磷略有增加有关。除Pb外,生物质炭对小白菜吸收其余重金属无显著影响（P> 0.05）。本研究土壤中Cr超过了农用地土壤污染风险管控标准限值而Pb和Cd均未超标,但对照组和生物质炭处理组的小白菜中Cr、Pb和Cd均超过了食品国家安全标准限值。因此,在利用生物质炭修复重金属污染土壤时,特别是农田土壤,应在充分考虑土壤性质、农作物类型、重金属和生物质炭种类的基...     

醋渣生物炭对土壤铬修复及苋菜萌发的影响

为了缓解重金属铬(Cr)给农田和作物带来的负面影响,将2%醋渣生物炭、2%市售土壤调理剂、基肥(由硫酸钾、磷酸二氢铵和尿素构成,施用量分别为0.05%、0.08%和0.08%)、2%醋渣生物炭+基肥施用于Cr污染的土壤中,对比各处理组对土壤修复及苋菜萌发的作用．结果表明：与对照组(5.12%)相比,醋渣生物炭可降低土壤弱酸可提取态Cr的相对含量(4.19%),但其他处理组会不同程度提升土壤中弱酸可提取态Cr的含量,土壤中弱酸可提取态Cr含量与pH(r=0.74)、脲酶活性(r=0.81)呈正相关,与过氧化氢酶活性呈负相关(r=-0.55)．醋渣生物炭可减轻弱酸可提取态Cr对苋菜幼苗的胁迫作用,使苋菜幼苗长势最佳(其干质量是对照组的3.5倍),作用效果优于市售土壤调理剂．该结果为耕地重金属钝化和作物生长研究提供了技术支持．     

生物炭对镉污染土壤中紫花地丁的生长及生理生态的影响

该文选用玉米秸秆生物炭,通过盆栽模拟在镉污染土壤中施加生物炭并栽培紫花地丁(Viola philip-pica),研究生物炭不同施加量对紫花地丁生长及生理生态的影响.研究结果表明:在室内培养45 d后,在未施加生物炭的镉污染土壤中,紫花地丁的株高、鲜质量和叶绿素含量等指标随镉在土壤中质量分数的增加而显著降低(P<0.0...     

生物炭对抗生素污染土壤-植物系统中微生物群落的影响

土壤-植物系统是土壤生态系统中与人类生存和健康最为密切的系统之一.为研究生物炭对抗生素污染土壤-植物系统中微生物群落的影响,通过设置抗生素及生物炭添加下为期60 d的土壤-植物盆栽实验,基于高通量测序技术分析土壤及植物在不同处理组中细菌群落微生物的组成变化.结果表明,抗生素添加后显著降低了土壤类诺卡氏菌属(Nocardioides)细菌群落的相对丰度,增加了植物鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)细菌群落的相对丰度.生物炭的添加增加了土壤酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度,但对植物微生物群落的影响不显著.综上,添加低质量分数的抗生素能够刺激土壤-植物系统中的微生物群落,在一定程度上提高了细菌群落的丰度,同时也增强了微生物群落之间的稳固性.而生物炭的添加对微生物群落的影响不显著,这与生物炭质量分数较低有关.本研究有助于加深生物炭对抗生素污染背景下土壤-植物系统中微生物群落变化的理解.     

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。     

玉米和小麦秸秆生物炭对土壤重金属污染修复实验研究

为揭示不同秸秆生物炭对土壤中重金属污染修复的效果和机理,文章取矿山附近农田酸性土壤,以质量比5％ 分别施加玉米秸秆生物炭(maize biochar,MBC)和小麦秸秆生物炭(wheat biochar,WBC),并在培养10、25、40、55 d后取样分析土壤物理、化学性质和重金属形态变化,比较2种生物炭对Hg、Cd...     

生物炭对烤烟生长及烟叶品质的影响

为探明生物炭在洛阳烟区烟叶生产上的应用效果,采用大田试验,研究了生物炭对烟株生长、烟叶经济性状、物理特性和化学成分的影响。结果表明:(1)生物炭处理可促进采烤期烟株生长,表现为移栽后120 d株高增加了11.81 cm,茎围增加了0.74 cm,可采烤叶片数平均增加了1.21片,生育期延长6~17 d;(2)生物炭可以使烟叶均价增加1.10元/kg,上等烟比例增加3.39%,每公顷产值增加1 919.25元;(3)生物炭处理可以显著提高烟叶钾和烟碱含量,提高烟叶填充值和弹性,改变单叶重和叶质重。     

生物炭应用技术研究

对生物炭研究历史、现状、存在的问题及产业化前景进行了综合分析与评述,重点阐述了生物炭在能源、环境、农业等领域的应用价值与重要作用。认为生物炭在应对气候与环境变化、固碳减排、保障能源安全和粮食安全等方面都具有重要应用价值和现实意义。文章提出了以农林废弃物资源化利用为基础的生物炭研究发展方向、建议和产业化开发与应用的技术途径。为推动生物炭工程技术创新与产业化发展提供参考依据。