生物炭对污泥施用土壤中三氯生生物有效性和微生物群落结构的影响

污泥农用是三氯生(TCS)进入土壤的一个主要途径,TCS进入土壤后会通过食物链危及人体健康.基于此,本实验将含有TCS的污泥施入土壤后,分别添加不同比例(1%、2%和5%)在300℃和600℃下制备的生物炭(BC300和BC600),进行了为期90 d种植黄瓜的盆栽实验,研究了生物炭对土壤中TCS生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明,生物炭的添加显著降低了黄瓜根系对TCS的富集(p0.05),且生物炭添加量越多,根系富集的TCS量越少.添加1%和2%BC600处理的黄瓜根系富集的TCS量都显著低于添加相应比例BC300处理的黄瓜根系富集量.只添加生物炭并不能显著降低土壤中TCS的含量,添加生物炭并种植黄瓜能够显著降低土壤中TCS含量(去除率为31.57%～50.31%),且生物炭添加量越多,土壤中TCS去除率越高,但相同添加量下BC300和BC600对土壤中TCS的去除无显著性差异(p0.05).添加不同比例的生物炭对土壤中微生物群落结构有明显的影响,特别是添加不同比例的BC600,但种植黄瓜能够降低生物炭对土壤微生物群落结构改变的影响.     

生物炭负载氮还田对水稻生长、根系形态及氮素利用的影响

建立连接富营养化水体养分与农田养分的枢纽是减少农田养分投入、缓解水体富营养化的难点.为探明生物炭材料负载氮还田的可行性,开展了基于溶液氮及生物炭负载氮两种氮源添加方式的水稻根箱试验.结果表明,生物炭负载氮添加方式分别较溶液氮添加方式降低了水稻地上部分生物量及氮累积16%及14%,提高了生物量根冠比25%～27%,降低了氮利用效率.不定根的根长及体积是两种氮源添加方式在水稻地下部分差异的体现,地下部分生物量及氮累积与土壤铵态氮含量呈正相关关系,而地上部分氮累积与根尖数呈负相关关系.生物炭负载氮完全替代化学肥料施用农田会影响水稻生物量及氮素利用.但生物炭负载氮与普通化学肥料共同施用,水稻并不会显现利用偏好.生物炭负载氮对水稻氮素利用无不良影响,且能有效提高土壤矿质态氮固持量.因此,生物炭可以作为载体实现水体到农田土壤的氮素迁移,鉴于化肥氮替代比例对作物生长的影响,适宜替代比例还需进一步研究确定.     

浒苔生物炭与木醋液复配改良碱化土壤效果及提高油葵产量

为探究浒苔生物炭与木醋液复配改良碱化土壤效果及提高作物产量,以龟裂碱土为例,通过田间试验研究不同生物炭施加量(0、1％、2％和4％)与不同木醋液稀释倍数(0、2％)复配对土壤pH、碱化度、全盐、容重、速效磷、有机质、盐分离子、油葵生长和产量的影响,不施加生物炭和木醋液视为对照(CK).结果表明,2％浒苔生物炭+2％木醋液(V2BC2)改良龟裂碱土的综合效果最佳;在最佳处理条件下:①浒苔生物炭与木醋液复配能改善土壤理化性质,具体表现为作物生长期内土壤平均pH、碱化度和全盐含量显著降低,较CK分别降低12.14％、40.63％和42.75％,土壤容重显著减小,较CK减小20.78％;②浒苔生物炭与木醋液复配能显著降低土壤Na+、Cl-和SO42-含量,较CK分别降低47.17％、45.32％和33.33％,提高土壤K+和Ca2+含量,其他离子含量的差异不显著;③浒苔生物炭与木醋液复配显著提高土壤养分含量及有效性,增强土壤酶活性,与CK相比,速效磷提高2.88倍,有机质提高58.76％,土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性分别提高0.92、1.02和2.29倍;④油葵产量在V2BC2处理时最高,为3 546.7 kg-hm-2,较CK增产2 325.3 kg-hm-2.因此,浒苔生物炭与木醋液复配能进一步提高盐碱土改良效果及作物产量.     

生物炭配施磷肥对土壤养分、酶活性及紫花苜蓿养分吸收的影响

生物炭作为一种既能单独施用,又能与化肥共同施用的土壤改良剂,在农业生产实践中被广泛施用.然而,关于不同粒径生物炭与磷肥联合施用对土壤和植物的影响研究较少.采用盆栽试验,研究在两个磷水平下,不同粒径生物炭对土壤养分、酶活性以及紫花苜蓿养分吸收的影响[生物炭根据直径分为：C1(>1 mm)和C2(<0.01 mm)这两种处理].结果表明,生物炭和磷联合施用显著提高了土壤养分、酶活性和苜蓿养分吸收;其中,C2处理显著提高了土壤有效磷含量(P<0.05)和磷酸酶活性(P<0.01),而C1处理对铵态氮、硝态氮、脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响(P<0.05).并且,不同粒径生物炭处理间的养分及酶的差异受到土壤磷水平的影响,P0水平下,C1和C2处理的铵态氮和硝态氮含量并没有显著差异;而在P1水平下,C1处理的铵态氮和硝态氮含量比C2处理高24.19%和18.68%(P<0.05),但C1和C2处理的有效磷之间并无显著差异;磷添加显著提高了苜蓿地上和地下部的N和P含量(P<0.05),但是不同粒径生物炭之间苜蓿养分含量并没有显著影响.综上所述,生物炭与磷肥...     

生物炭对热带地区辣椒种植土壤N2O排放及其功能基因的影响

生物炭具有一定的增产和减少N₂O排放效果,但关于其相关氮循环微生物作用的动态变化过程了解较少.为探明热带地区生物炭的增产减排效应潜力及相关微生物动态作用机制,通过辣椒盆栽试验对比添加生物炭(B)、常规施肥(CON)和不施氮(CK)处理对辣椒产量、氧化亚氮(N₂O)的排放及相关功能基因丰度的影响.结果表明,CON处理产量高于CK处理;与CON处理相比,生物炭显著增加辣椒产量18.0%(P<0.05),添加生物炭在辣椒生长的大部分时期增加土壤NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量;在辣椒的生长周期内,相比CON处理,生物炭处理显著减少土壤N₂O累积排放量18.3%(P<0.05).N₂O排放通量与氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的amoA基因丰度呈极显著负相关(P<0.01);与nosZ基因丰度呈显著负相关(P<0.05),表明N₂O排放可能主要来自反硝化过程;在辣椒生...     

改性酒糟生物炭对紫色土养分及酶活性的影响

为探寻酒糟生物炭和不同改性酒糟生物炭对土壤性质的影响,采用盆栽试验研究不同土壤改良剂(CK:不施改良剂、 JZ:酒糟生物炭、 TiO₂/JZ:酒糟生物炭负载纳米二氧化钛、 Fe/TiO₂/JZ:铁改性酒糟生物炭负载二氧化钛)和不同改良剂施用量(1%、 3%、 5%)在水旱轮作下不同处理土壤养分和酶活性的差异特征.结果表明：(1)改性酒糟生物炭显著提高了土壤pH和CEC(P<0.05).Fe-TiO₂/JZ在5%添加量下水稻季土壤pH达7.95,较CK处理增加了2.3个单位;CEC达12.06cmol·kg^-1,增加了21.38%;小白菜季土壤pH达5.99,较CK处理增加了1.5个单位;Fe-TiO₂/JZ在3%添加量下CEC达到8.91cmol·kg^-1,增加了13.11%.(2)同时显著提高了土壤全氮和有效磷含量(P<0.05).在5%添加量下JZ、 TiO₂/JZ和Fe-TiO₂/JZ土壤全氮于...     

化肥和有机肥配施生物炭对紫色土壤养分及磷赋存形态的影响

研究紫色土壤养分含量与不同形态磷含量对生物炭配施化肥和有机肥的响应,探明不同施肥处理对紫色土壤养分和磷形态的影响,以期为生物炭在紫色土区的合理农用提供科学依据.采用盆栽试验方法,设置对照(CK)、传统施肥(F)、化肥+20 t·hm-2稻壳生物炭(FP)、化肥+10 t·hm-2稻壳生物炭+10 t·hm-2玉米生物炭(FPM)、有机肥+20 t·hm-2稻壳生物炭(PP)和新鲜有机肥+20 t-hm-2稻壳生物炭(NPP)这6个处理,通过测定土壤养分含量的变化和不同形态磷之间的转化,阐明化肥和有机肥配施生物炭对紫色土壤养分及磷赋存形态的影响.结果表明:①生物炭施用可提高土壤pH值,其中PP和NPP处理的效果最好,其根际土壤pH较F处理分别提高了 1.78和1.87个单位.②配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理较F处理能显著提高土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量,表现出明显的根际效应,而显著降低速效钾的含量.③与F处理相比,PP和NPP处理能够显著增加植株根部生物量、植株全磷和全钾含量,而显著降低植株全氮含量.④土壤中最主要的磷赋存形态是中度活性磷,其占比为46.64％～57.46％.施用生物炭能够促进土壤难溶态磷向有效磷转化,提高活性磷和中度活性磷的比例,且表现出明显的根际效应.⑤施用生物炭有利于土壤有机磷的矿化,促进NaHCO3-P.向NaHCO3-Pi转化,其中PP处理的矿化作用最明显.配施生物炭可以改善土壤磷营养状况,促进土壤难溶态磷向有效态磷转化,其中PP处理的效果最优.因此,生物炭配施腐熟猪粪是紫色土区最有效的养分管理方式.     

浒苔生物炭促进土壤Pb固定并缓解植物Pb毒性

本文利用浒苔在不同温度下制备的生物炭（400℃和600℃,记为BC400与BC600）,以30g/kg生物炭添加量对1200mg/kg的Pb污染土壤进行香根草盆栽实验,研究浒苔生物炭对土壤中Pb固定和植物中Pb毒性的影响.结果表明,浒苔生物炭与香根草能协同促进土壤中Pb固定,较生物炭组提高了16.89%和14.82%,比植物组提高17.40%和15.02%.生物炭理化性质影响Pb固定,BC400的pH值（8.97）低于BC600（10.59）,但BC400固定Pb的效果优于BC600,因为羟基（—OH）、羰基（C═O）等基团较BC600丰富,且微孔结构完整.浒苔生物炭可抑制香根草对Pb的吸收,促进香根草生长,其中BC400有助于植物地上部分及根部Pb浓度降低（分别降低23.50%和22.92%）,同时降低富集系数,提高香根草的生物量、叶绿素含量及根系活力,提高抗氧化酶SOD、CAT和POD活性,丙二醛含量可降低13.40%.总之,浒苔生物炭通过高pH值和微孔结构吸附Pb,并通过官能团增加与金属的结合位点固定Pb,以降低Pb的毒性,提高香根草生存能力.鉴于滨海地区浒苔生物质资源丰富,生物炭与植物联合作用可作为Pb污染土壤修复的技术措施之一.     

锰铝双氧化物改性生物炭减缓土壤重金属对黑麦草的毒性作用

电子垃圾拆解过程中引起的土壤重金属铜(Cu)和镉(Cd)复合污染现象成为一个严峻的问题,为了解决这一问题,利用废弃的螃蟹壳生物质与锰铝盐进行共沉淀后共热解制备了螃蟹壳生物炭(BC)和片状锰铝双氧化物改性的螃蟹壳生物炭(LDO/BC)材料.污染土壤经过BC和LDO/BC修复后,土壤pH、有效磷、速效钾和酶活性得到了提升,土壤中的DTPA-Cu和DTPA-Cd含量显著降低.微生物群落分析表明BC-1%能促进Gemmatimonadota(芽单胞菌)和Acidobacteriota(酸杆菌)相对丰度的上升,而LDO/BC-1%能促进Proteobacteria(变形菌)相对丰度的上升,且变形菌有利于减少Cd在植物中的积累作用.在修复后的土壤中种植黑麦草培养28 d,结果表明,经过投加量为5%BC和1%LDO/BC分别修复后土壤种植的黑麦草发芽率分别提高29%和60%,生长状况更佳,并且黑麦草植株内Cu和Cd的含量相对于未经生物炭材料处理的空白组显著降低.LDO/BC-1%处理组相对于其他处理组表现出更优异的修复效果,且负载在LDO/BC上的Mn可以有效地降低黑麦草吸收土壤中的重金属Cd.     

Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)对小白菜生长及生理效应的影响

用盆栽试验研究了不同含量Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)对小白菜生长和生理效应的影响.结果表明,不同含量Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)对小白菜体生长和生理代谢的影响不尽相同.低含量硒（Se(Ⅳ)<10.0 mg·kg-1、Se(Ⅵ)<5.0 mg·kg-1）能够促进小白菜的生长,使其根变粗, 诱导脯氨酸的产生,阻止丙二醛（MDA）的合成,增强白菜的抗逆性,使其生物量明显提高;高含量硒会抑制小白菜的生长,导致植物体内脯氨酸合成下降,MDA含量增加,叶及根系生长受到抑制,地上和地下部干重显著急速下降（p<0.01）.小白菜根长、叶面积等生长指标均随Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)含量的增大而显著下降（p<0.01）;抑制小白菜根系生长的Se(Ⅳ)含量为60 mg·kg-1,明显高于Se(Ⅵ)含量（20.0 mg·kg-1）.相同硒含量下,Se(Ⅳ)处理的小白菜地上部干重为Se(Ⅵ)的1.1~3.0倍,说明本试验条件下Se(Ⅵ)的生物有效性和毒性均大于Se(Ⅳ).Se(Ⅵ)处理小白菜地上部分的硒含量显著高于地下部分,而Se(Ⅳ)处理小白菜地下部分的硒含量显著高于地上部分,小白菜地上和地下部分对Se(Ⅵ)的吸收量均显著高于Se(Ⅳ).综合生长和生理因子分析表明,地上部分生物量是反映Se(Ⅳ)及Se(Ⅵ)处理土壤上小白菜生长状况的理想指标.     

中国区域土壤表观氮磷平衡清单及政策建议

利用OECD表观氮平衡模型框架,建立了中国表观氮磷平衡核算的框架、方法和数据库.模型结果表明,2003年中国土壤表观氮磷盈余总量分别为640×10⁴　t和98×10⁴　t,氮磷盈余强度分别为16.56 kg/hm²和2.53 kg/hm².由于中国氮磷平衡区域分布严重不平衡,面临着氮磷盈余管理和氮磷缺损管理的双重压力.化肥和畜禽粪便是中国土壤氮磷投入最主要的来源,因此是中国氮磷盈余管理最佳切入点.由于各地氮磷投入结构各异,在氮磷盈余严重的中东部地区,不宜采用“一刀切”的政策,而应针对不同地区氮磷输入的特点进行氮磷盈余管理.     

氮磷添加对荒漠草原土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

为明确土壤养分含量及化学计量比对多种限制性养分添加的响应,分析土壤中速效养分与全量养分相关关系,以及土壤全量和速效化学计量特征的指示作用,阐明养分添加对荒漠草原土壤养分动态平衡关系的影响.以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)和磷(P)养分添加控制试验,试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加和NP共同添加这4个处理.结果表明：(1)养分添加第4年,土壤N含量显著增加;N添加显著增加土壤N∶P, P添加和NP共同添加显著增加土壤有机碳(SOC)含量.养分添加第3年和第4年,N添加显著提高土壤速效N∶P(AN∶AP);N添加和NP共同添加显著增加土壤铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO^-₃-N)含量,而降低土壤速效C∶N(C∶AN);P添加和NP共同添加显著增加土壤全磷(TP)和速效磷(AP)含量,而降低土壤全量和速效N∶P、C∶P.(2)N添加和P添加对荒漠草原土壤NH⁺₄-N、AP含量和土壤速效C∶N、AN∶AP的影响具有显著交互作用.(...     

钦州湾内湾茅尾海营养状况分析与评价研究

根据2011年-2012年茅尾海水质监测调查资料分析其营养特征,结果显示:茅尾海总体处于中度富营养状态,时空差异较为明显,以夏季最为严重,从湾顶河口往南部湾口减轻.有机污染等级为轻至中度,空间分布与富营养状况相似.水体盐度以湾顶河口区域向中南部呈梯度递增,与富营养化指数(EI)、有机污染指数(AI)、化学需氧量(COD)、亚硝酸盐(NH2-N)、硝酸盐(NO3-N)、铵盐(NH4-N)、溶解态无机氮(DIN)呈显著负相关,表明湾顶钦江、茅岭江的入海污染是茅尾海富营养和有机污染的主要物质来源,其径流输入与外湾潮流运动综合作用对茅尾海营养分布特征具有控制作用.茅尾海丰、枯水期氮磷比分别为60、18,丰、平水期均以磷营养限制为主,茅岭江是该海湾溶解态无机磷(DIP)的主要贡献者.DIP与盐度、EI、AI相关性不显著,对富营养和有机污染程度的贡献相比COD、DIN较为有限.     

Throughfall and stemflow nutrient depositions to soil in a subtropical evergreen broad leaved forest in the Wuyi Mountains

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｏｕｒｃｅｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｐｕｔｔｏｆｏｒｅｓｔｅｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙｗｈｅｒｅｒｏｃｋｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｉｓｓｌｏｗ（Ｐａｒｋｅｒ，１９...     

兴凯湖百余年营养演化历史及营养物基准

兴凯湖是东北亚地区典型湖泊。20世纪末以来人类活动持续增强,该湖营养快速富集,水体生态状况发生转变,但其环境演化历史及营养本底等信息尚知之甚少。本研究基于对该湖多根沉积钻孔年代、元素及沉积硅藻等多指标的分析,重建了兴凯湖百余年来的环境变化历史。结果表明：兴凯湖历史上保持着良好的环境生态条件,21世纪第一个十年以前水体环境变化较小（硅藻种群弦距＜0.0005）,近20 a来,兴凯湖生态环境逐渐退化,硅藻从以低—中营养Aulacoseira granulata的优势组合逐渐转变为以Cyclostephanos dubius为代表的富营养组合,污染元素（Pb、Zn等）含量及沉积速率快速升高。基于种群相似性的对比发现2000 a前的硅藻种群变化较小,故采用1994—1998年的水体监测均值作为兴凯湖的营养基准,即水体总磷（TP）、总氮（TN）基准分别为35 μg·L^?1及970 μg·L^?1;结合参比元素回归分析得到的大、小兴凯湖沉积物TP基准分别为360 mg·kg^?1、500 mg·kg^?1,可作为该湖的沉积物TP浓度的治理基准。上述系列水土营养基准可为兴凯湖日益严重的湖泊富营养化治理提供重要的参考目标。     

溪流营养盐滞留的水文与非水文过程分析方法

为评估溪流营养盐滞留中水文与非水文过程的影响及其贡献水平,首先定义了水文与非水文过程营养螺旋指标,并在将水文过程营养盐吸收长度S_w＿hyd、非水文过程营养盐吸收长度S_w＿nonhyd和溪流营养盐吸收长度S_w＿tot三者之间假设为“并联电路总电阻和各支路电阻”关系模式的基础上,提出了测算S_w＿nonhyd的技术方法;基于不同水文与非水文过程作用情景的OTIS（One-dimensional Transport with Inflow and Storage）模型模拟,构建了计算溪流水文与非水文过程营养盐滞留贡献率及估算溪流主流区和暂态存储区非水文过程营养盐滞留量的模型与方法,并将上述方法应用于溪流丁坝群NH₄⁺-N、PO₄^3--P滞留调控实验的案例中.结果表明：水文与非水文过程营养螺旋指标能够较好地反映溪流营养盐滞留潜力;与对照组相比,丁坝群结构显著降低了水文过程NH₄⁺...     

中国食物链氮素资源流动特征分析

活化氮引起的资源环境问题成为国际关注的热点。研究利用养分流动方法,利用模型量化氮素流动特征的指标,阐明我国食物链氮素流动特征。结果表明：随着GDP增长,在食物消费拉动下,2005年人均化肥、饲料、食物氮素消费量分别为1980年的2.1、2.2和1.3倍,养活一个中国人的资源代价在增加。中国食物链氮素库存量和流量大幅增长,1980年到2005年农田氮素总流量从2104×10⁴t增加到4355×10⁴t,动物生产体系氮素流量从745×10⁴t提高到2255×10⁴t,家庭消费系统氮素流量从313×10⁴t增加到436×10⁴t。然而,2005年食物链氮素生产效率仅为9%,废弃物循环率下降。与此同时,食物链氮素流动排放造成巨大的环境压力,2005年食物链系统进入环境的氮素为4 288×104 t,是1980年的2.4倍。     

不同经营方式毛竹林氮流失年动态规律

为研究自然降雨条件下不同经营方式毛竹林径流养分流失的年动态变化规律及其差异,以浙江省杭州市临安区青山毛竹园为试验区,在粗放经营和集约经营区域,设置独立观察站。每次连续降雨后采集沉砂池水样,测定总氮（TN）、总磷（TP）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）、磷酸根离子（PO₄^3-）含量,同时在动态观测期中采集坡面土壤样品,测定pH、有机质及有效N、P含量。结果表明：（1）集约经营和粗放经营毛竹林年单位产流量分别为8086.52 m³/hm²、4850.95 m³/hm²。（2）毛竹林径流水氮流失以硝态氮为主。（3）毛竹林集约经营增加了氮磷流失风险,集约经营和粗放经营毛竹林TN年单位流失量分别为45.26 kg/hm²、25.05 kg/hm²,TP年单位流失量分别为0.31 kg/hm²、0.21 kg/hm²,与粗放经营相比,集约经营氮磷流失分别增加了80.68%、47.62%。（4）毛竹林径流水中TN浓度与土壤碱解氮含量成极显著负相关,径流水中TP浓度与土壤有效磷成极显著正相关。     

中国玉米生产-消费体系养分流动分析

采用物质流和养分流相结合的分析方法, 沿玉米生产的肥料投入到玉米消费过程, 研究氮、 磷养分流动; 以2004 年为例, 分析了中国玉米生产消费过程中氮、磷养分流动特点和资源的利用效 率。2004 年玉米生产投入化肥氮(N) 549.6×104t、磷( P2O5) 211.2×104t; 共收获养分氮(N) 342.9×104t、 磷( P2O5) 139.4×104t, 其中75%的氮和68%的磷被利用, 最终进入家庭的氮占22.3%, 磷为15.0%; 秸 秆中氮的还田率只有47%, 磷的较高, 在80%左右, 可见秸秆还田是归还土壤磷的有效措施。玉米 生产要消耗大量的资源, 2004 年生产1t 玉米养分, 消耗的化肥氮、磷养分相当于煤5.2t、磷矿资源 12.1t。因此, 优化玉米整个生产与消费体系中养分的流动, 对于提高养分资源利用效率和减少资源 浪费具有重要作用。     

大亚湾养殖区营养盐状况分析与评价

研究了1997年春季大亚湾大鹏澳海域及1997～1998年度和1998～2000年春季澳头海域营养盐及其他水化参数的变化。大鹏澳和澳头海域平均DIN含量分别为52.37、115.07μg/L,DIP为5.33、9.19μg/L,DSi为351.81、1068.3μg/L。大鹏澳海域营养状态质量指数(NQI)值多在1.0以下,平均0.97;1998～2000年春澳头海域NQI平均值分别为1.94、1.63、1.51。从1997年澳头海域水质状况来看,春夏季节水质污染程度较高,秋冬季节较低。研究结果表明:大亚湾海域整体水质良好,而且大鹏澳海域水质优于澳头海域,但近岸海区和养殖区已受到一定程度的污染,水质已接近中营养型水平。