生物炭对土壤磷、钾养分影响研究进展

从施用生物炭对土壤磷、钾有效含量,形态转化及淋溶损失的影响等方面,分析总结了施用生物炭后对土壤磷、钾养分的影响。结果表明,生物炭施入土壤后会不同程度地提高土壤中有效磷、速效钾的含量,这和生物炭本身携带一定量的磷、钾养分有关;生物炭也会通过改善土壤理化性质和微生物生境等对土壤磷素有效态转化和固定态钾的释放产生一定的积极影响;此外,生物炭具有较大的比表面积和较强的吸附性,也能有效减少土壤中磷、钾的淋溶损失;生物炭类型、施用量、土壤类型和肥力状况等因素在一定程度上影响了生物炭对磷、钾的作用。建议今后综合考虑上述因素开展多点联网定位试验,以进一步明确生物炭对土壤磷、钾养分的影响和作用。     

生物炭基肥和木醋液对干旱区土壤养分及棉花产量的影响

为明确生物炭基肥配合木醋液在棉花生产上的应用效果,在大田条件下,采用随机区组设计,设置常规施肥(CK)、施生物炭基肥木醋液追肥(BP)、施生物炭基肥常规追肥(BN)和不施基肥(TD)4个施肥处理,研究了不同施肥处理在棉花的苗期、蕾期、花铃期、吐絮期内对棉田0～40 cm土层土壤养分和棉花产量的影响。结果表明,在棉花生长的4个生育期内,BP处理和BN处理的土壤养分含量均高于CK处理和TD处理,具体为有机质含量提高了15.00%、碱解氮含量提高了39.71%,有效磷含量提高了22.87%,速效钾含量提高了5.75%,产量提高了15.50%。表明短期施用生物炭基肥配合木醋液追肥相较常规化肥有优势,在新疆棉田生产中可以施用生物炭基肥作为基肥替代常规化肥。     

添加生物炭对猪粪好氧堆肥的影响

在猪粪好氧堆肥过程中添加污泥生物炭或猪粪生物炭,研究生物炭对堆肥温度、pH、电导率(EC)、营养成分和重金属的影响。结果表明,添加污泥生物炭组的堆体温度在第10 d达到50℃,快于对照组的12 d,但由于高温期停留时间较短,未达到粪便无害化卫生要求(GB 7959—2012);添加猪粪生物炭组的堆体温度在第4 d达到50℃,最高温度达到66.2℃,高于对照组的63.4℃,且能够满足GB 7959—2012。污泥生物炭和猪粪生物炭的加入可以降低堆体可溶性盐的浓度;添加猪粪生物炭可以降低堆体铵态氮的损失,促进速效钾的增加,而污泥生物炭则呈现相反的作用。堆肥后与对照组相比,添加污泥生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别从93.82%和36.78%增至94.44%和41.94%,添加猪粪生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别增至94.27%和60.26%,这说明添加污泥生物炭和猪粪生物炭有利于堆肥产物Cr和Cu的固化。此外,猪粪生物炭的加入还可以降低产物的潜在风险指数。综合分析,与添加污泥生物炭相比,添加猪粪生物炭的堆肥效果更好,可以作为一种良好的堆肥添加剂。     

生物炭对牛粪-酒糟-园林废弃物联合蚯蚓堆肥进程及重金属钝化的影响

为探究生物炭对蚯蚓堆肥过程理化特性、微生物群落结构组成和重金属形态变化的影响,以牛粪、酒糟和园林废弃物为原料,分别添加5%（质量比）的竹炭、木屑生物炭和玉米芯生物炭,采用赤子爱胜蚯蚓（Eisenia fetida）开展为期60 d的堆肥试验。结果表明：相比对照,3种生物炭添加显著增加了种子发芽指数,降低了堆体最终碳氮比,促进了堆肥腐熟,最终堆体全氮、硝态氮和腐植酸含量分别提高10.74%~13.20%、41.91%~54.29%和26.22%~33.44%,不同生物炭之间,添加玉米芯生物炭能提高有机质降解率和全氮含量,添加木屑生物炭可以提高堆体硝态氮含量和腐植酸含量。3种生物炭添加均提高了堆肥细菌的多样性和丰富度,提高了Actinomadura、Ilumatobacter和Saccharomonospora等木质纤维素降解菌的丰度;此外3种生物炭添加促进了铜和锌从可交换态转化为氧化态,钝化率分别提高了11.7个和5.87个百分点,添加竹炭处理对铜和锌的钝化率效果最好,能较好地促进铜和锌从活性较高的可交换态向着稳定性更高的氧化态转化。相关性分析表明,铜和锌的氧化态分配率与腐植酸、木质纤维素降解菌呈显著正相关（P<0.05）。研究表明,竹炭、木屑生物炭和玉米芯生物炭均能提高蚯蚓堆肥腐熟、改善细菌群落结构和增加重金属钝化效率。     

生物炭对鸡粪堆肥过程中氨气排放的影响

通过鸡粪与玉米叶共堆肥试验,研究小麦秸秆生物炭、稻壳生物炭对共堆肥过程中碳氮比(C/N)、铵态氮(NH_4~+-N)及氨气(NH_3)挥发的影响。堆肥中2种生物炭分别以干质量分数的5%、10%、15%添加,结果表明,在堆肥过程中,添加3种比例的小麦秸秆生物炭处理(B_1、B_2、B_3)、稻壳生物炭处理(B_4、B_5、B_6)堆体的C/N减少量比对照的C/N减少量分别多0～2、2～4;NH_3排放浓度较比照分别降低了63.75%、78.44%、91.50%和70.13%、80.75%、92.63%。另外,在堆体NH_3排放高峰期,添加生物炭堆体的NH_4~+-N含量均明显低于对照,且NH_4~+-N含量随生物炭添加量的增加而减少。由结果可知,生物炭的添加可以降低堆肥过程中NH_3的挥发并促进保氮过程,且比表面积更大的稻壳生物炭对抑制NH_3排放的效果更好。     

生物炭添加对设施茄子磷吸收及利用率的影响

以设施茄子为研究对象,探究生物炭添加对设施茄子磷吸收及产量的影响,选取常规水肥处理(WF)、常规水肥+生物炭(WFB)以及减水减肥+生物炭(80%W80%FB)处理,分析添加生物炭对茄子磷吸收量及利用效率的影响。结果表明,与常规水肥处理相比,常规水肥+生物炭处理产量为54.88 t/hm²,增加4.28%(P<0.05),茄子磷的吸收量为13.99 kg/hm²,增加11.74%(P<0.05),磷的吸收效率、利用效率和偏生产力分别增加11.80%(P<0.05)、160.83 kg/kg(P<0.05)和4.28%(P>0.05);减水减肥+生物炭处理产量为52.79 t/hm²,增加0.30%(P>0.05),茄子磷的吸收量为13.73 kg/hm²,增加9.58%(P>0.05),磷的吸收效率、利用效率和偏生产力分别增加9.67%(P>0.05)、11.66 kg/kg(P>0.05)和25.38%(P<0.05)。综上所述,施加生物...     

黑曲霉对生物炭中磷释放及形态转化的影响

为了解解磷真菌对生物炭中磷的释放及形态转化的影响,以污泥和水稻秸秆为原料,分别在400℃和700℃下制备得到两种生物炭,然后从土壤中筛选得到一株有解磷能力的黑曲霉,并以生物炭为唯一磷源进行培养,研究黑曲霉存在下生物炭中磷的释放和形态转化。结果表明:黑曲霉的存在使污泥生物炭中磷的释放量从0.73 mg·g~(-1)提高到78.55 mg·g~(-1),使秸秆生物炭中磷的释放量提高了50%以上。热解温度对污泥生物炭中磷的释放具有重要影响,700℃下制备的污泥生物炭释放的磷比400℃下高出46%,但对秸秆生物炭的影响不显著。生物炭直接释放出的磷主要为焦磷酸盐,在黑曲霉的作用下,磷的主要形态由焦磷酸盐转为正磷酸盐。研究表明,黑曲霉能促进生物炭中磷的释放与形态转化,有利于增大生物炭中有效态磷的含量,进而提高生物炭在土壤领域的应用价值。     

生物炭对土壤磷淹水释放及吸附特性的影响

在淹水条件下,利用室内模拟试验,研究了不同生物炭对土壤磷的释放及淹水后对磷吸附特性的影响。结果表明：(1)淹水过程中土壤磷向上覆水体迁移,水体总磷含量均呈现出先增加后降低最后趋于平衡的变化趋势。(2)添加生物炭能够降低土壤磷释放强度,并提高了土壤中有效磷的含量,其中水稻灰对土壤中有效磷的提高效果最显著。(3)淹水还原条件导致土壤铁活化度提高,无定形铁含量增加,土壤有效磷与土壤无定形铁呈极显著正相关(P<0.01),说明铁、磷的释放促进了土壤中有效磷的增加。(4)Langmuir方程拟合结果表明,添加生物炭会降低淹水后土壤对磷的吸附能因子(K),提高土壤对磷的最大缓冲容量(MBC)和最大吸附量(Q_m),其中添加水稻灰的土样Q_m提高比例最大。由此可见,添加生物炭能够减少消落带地区土壤淹水过程中对水体磷的污染,并提高了淹水后土壤的供磷量,其中以水稻灰的效果最佳。     

生物炭对放牧绒山羊羊粪堆肥腐熟度及臭气排放的影响

为研究添加生物炭对放牧绒山羊羊粪堆肥腐熟过程的影响,以羊粪和玉米秸秆为堆肥原料,生物炭为添加剂,进行好氧堆肥试验,对照组（CK）不作处理,处理组1、2、3（T1、T2、T3）分别添加堆体干重的5%、10%和15%生物炭,分析生物炭对堆肥基本理化性质、腐熟度、臭气和木质纤维素组成的影响。结果表明：1）添加生物炭可以显著提高堆肥最高温（64.8 ℃）和延长高温期持续时间,并提高堆肥结束时的pH（P<0.01）,降低电导率。2）堆肥结束时CK、T1、T2和T3的总氮含量分别为19.69、19.92、21.30和20.30 g/kg,种子发芽指数分别为149%、154%、189%和186%。与CK相比,T2和T3显著提高堆肥结束时总氮含量（P<0.05）,降低堆肥氮素损失33.53%和23.71%,并显著提高堆肥种子发芽指数27%和 25%（P<0.05）。3）与CK相比,T1、T2和T3可分别减少NH₃累积排放量25.25%、40.50%和28.89%,减少H₂S 累积排放量26.33%、29.50%和30.09%。4）堆肥结束时4个组的纤维素、半纤维素和木质素降解率分别为48.76%~56.29%、37.60%~48.13%和6.65%~14.20%。处理组纤维素降解率（T1（52.90%）、T2（53.81%）和T3（56.29%））均高于CK（48.76%）（P<0.05）,提高8.48%~15.44%;T2（48.13%）和T3（47.8%）的半纤维素降解率显著高于CK（38.43%）（P<0.05）,分别提高24.37%和25.22%;T2的木质素降解率（14.2%）显著高于T1（11.20%）和T3（10.37%）（P<0.05）,又极显著高于CK（6.65%）（P<0.01）,处理组木质素降解率较CK提高56.08%~113.04%。综上,在本研究条件下,在羊粪堆肥中添加生物炭可有效减少放牧条件下羊粪堆肥中氮素损失和臭气排放,促进木质纤维素降解,提高堆肥种子发芽指数和腐熟度,提升堆肥产品品质,因此推荐生物炭添加量为干重10%。     

裂解温度及高锰酸钾活化对小麦秸秆生物炭性状的影响

采用不同浓度的KMnO_4溶液浸渍小麦秸秆用于制备生物炭。研究了KMnO_4浓度及裂解温度对生物炭理化性质的影响。结果表明:小麦秸秆生物炭的得率随着裂解温度的升高而降低,不同处理生物炭得率位于28.05%～61.11%之间,KMnO_4处理秸秆后可明显提高生物质炭的比表面积,300℃裂解温度下制备的生物炭表面官能团最为丰富,且随着裂解温度的提高,生物炭表面官能团数量不断下降。     

裂解温度及高锰酸钾活化对棉花秸秆生物炭性状的影响

采用不同浓度的高锰酸钾溶液浸渍棉花秸秆在不同裂解温度下制备棉花生物炭,研究了高锰酸钾浓度及裂解温度对棉花生物炭性状的影响。结果表明,不同制备条件下获得的棉花生物炭的产率位于22.22%～47.17%之间,随着裂解温度的升高而降低,而不同生物炭灰分含量（9.99%～28.83%）、pH（9.7～12.1）及比表面积（2.34～167.58 m²·g^-1）随着裂解温度的提高逐渐升高。棉花生物炭中元素以C和O元素为主。高锰酸钾处理会显著提高棉花生物炭pH及比表面积,并使炭表面官能团种类更为丰富。     

生物炭添加对猪粪堆肥氮素形态和损失的影响

【目的】探讨生物炭添加下猪粪堆肥过程氮素形态的变化,为堆肥过程中氮素损失控制提供科学依据。【方法】本研究利用强制反应箱研究在猪粪堆肥中添加0%、3%、6%和9%的生物炭(重量比,干基计)对氮素形态变化以及氮素损失的影响。【结果】各处理在堆肥过程中全氮和硝态氮含量呈上升趋势,至堆肥结束全氮含量增加了3.68%～5.43%;可溶性总氮和铵态氮呈先上升后下降的趋势,随着生物炭添加量的提高堆料中铵态氮降幅减小。不同堆肥处理氮素损失率介于20.69%～28.18%,3%和6%生物炭添加处理的氨挥发量分别比未添加生物炭处理的高8.98%和46.30%,而9%生物炭添加处理的氮素损失率和氨挥发量最低。【结论】猪粪堆肥过程中添加生物炭可使堆体快速升温,并延长高温期,堆料中铵态氮向硝态氮转化。硝态氮含量随生物炭添加量呈增加的趋势,氮素损失率随着发酵时间延长呈增加的趋势。     

碱活化载镁橘皮生物炭除磷后对土壤的改良作用

改性生物炭作为一种新型环保材料常被用于污水吸附除磷,然而吸附除磷后的改性生物炭若不妥善处理可能会对环境造成二次污染。为促进吸附除磷后生物炭的资源化、无害化利用,本研究将吸附除磷后的载镁橘皮生物炭(KMg-BC/P)用于土壤改良及大豆栽培。结果表明:添加适量的KMg-BC/P能显著提高土壤的pH、有机质含量、阳离子交换量、有效磷含量、总磷含量、磷素的释放量以及持水能力;同时增加土壤中高效磷源和缓效磷源的含量,提高土壤碱性磷酸酶活性,促进无机磷和低活性有机磷向高活性有机磷转化;此外其还能促进土壤中细菌的生长繁殖,同时降低真菌的数量和多样性。用KMg-BC/P改良后的土壤种植大豆能促进大豆的生长,使大豆的发芽率、植株高度、根长、叶片数量、大豆植株鲜质量和茎粗均优于对照组。因此,KMg-BC/P具有作为土壤改良剂的潜力。     

磷改性生物炭对土壤中磷溶出的影响

为探究生物炭及其改性生物炭对土壤中磷溶出的影响,分别制备了3种温度(300、500、700℃)棉花秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭和牛粪生物炭,并采用磷酸浸渍-热解法制备了改性生物炭,测定生物炭改性前后磷组分含量(0.25 mol·L^-1硫酸提取的H₂SO₄-P,去离子水提取的H₂O-P,0.5 mol·L^-1碳酸氢钠提取的NaHCO₃-P和0.1 mol·L^-1氢氧化钠提取的NaOH-P),开展了生物炭改性前后磷的动力学溶出和对土壤中磷连续溶出影响的试验。结果表明：磷酸改性后生物炭中各组分磷含量都有大幅度增加,不仅与炭化温度有关,而且与原料的种类相关,300℃棉花秸秆生物炭改性前后含量变化最大,H₂SO₄-P含量由3.052mg·g^-1增加到350.322 mg·g^-1。生物炭中磷的动力学溶出结果显示,磷酸改性能使生物炭的磷溶出量大幅度增加,700℃棉...     

腐熟堆肥回流对中药渣好氧堆肥进程及堆肥品质的影响

为明确腐熟堆肥回用对中药渣好氧堆肥腐熟效率及堆肥产品品质的影响,探讨堆肥过程中养分转化规律及腐殖质形态、组分、品质的动态变化,在工厂化条件下比较了中药渣自然堆肥与添加腐熟中药渣堆肥(质量分数10%)堆肥过程中碳氮磷硫和腐植酸类物质的动态变化特征。结果表明,添加腐熟堆肥比自然堆肥提前20 d进入高温期,且高温期平均温度高于自然堆肥5℃左右。较之自然堆肥,添加腐熟堆肥可以强化有机物降解,堆肥产品的总碳含量与C/N显著下降(P0.05),而全氮、全磷、全钾和全硫分别增加17.5%、17.8%、14.7%和9.4%;两个处理堆肥前后总腐植酸、游离腐植酸和水溶性腐植酸含量变化不大,但添加腐熟堆肥处理可提高腐植酸的活性,增加游离腐植酸(7.8%)及水溶性腐植酸含量(30.1%);堆肥过程胡敏酸组分不断增加,富里酸组分逐渐降低,添加腐熟堆肥处理可强化堆肥腐殖化进程,增加胡敏酸组分(15.2%),胡富比显著升高,堆肥产品的分子量、缩合度及芳构化程度提高。研究表明,腐熟堆肥回流能够显著促进中药渣堆肥腐熟效率,提高堆肥产品品质。     

铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征

利用农作物残体小麦秸秆为原料制备生物炭,并用氯化铁溶液改性,考察了改性后生物炭元素组成和表面官能团的变化、改性和吸附后生物炭中磷形态变化特征以及溶液初始pH的影响,分析了铁改性生物炭对磷的吸附机理。结果表明,生物炭经氯化铁溶液改性后C的质量分数大幅下降,O和Fe的质量分数大幅上升;表面的羧基含量增加,碱性官能团含量显著降低。铁改性使生物炭对磷的吸附平衡时间由改性前的60 min增至120 min;铁改性后,生物炭的理论最大吸附量为10.1 mg·g-1,是改性前的19.4倍。改性前生物炭对磷的吸附主要是物理吸附,表现为交换态磷含量大幅增加,占吸附总量的82.1%;而铁改性生物炭主要是化学吸附,表现为铁结合态磷的增幅最大,占吸附总量的66.7%,交换态磷仅占26.6%。随溶液初始pH的增加,铁改性生物炭对磷的去除率先增加后下降,pH=7时去除率最高,去除率随pH的变化与交换态磷含量密切相关;随着pH升高,铁结合态磷有向闭蓄态磷转化的趋势。     

氮、磷减量配施生物炭和腐植酸对双季稻 产量和氮、磷流失的影响

采用大田试验研究了氮、磷各减量20%配施腐植酸(900 kg/hm~2)、生物炭(2 250 kg/hm~2)对水稻产量和氮、磷流失的影响,以期筛选出能够削减水稻田面源污染的田间施肥技术。结果表明,相对于常规施肥,氮、磷各减量20%及减量后配施生物炭、腐植酸对水稻产量均无显著影响,对秸秆和籽粒中氮、磷、钾含量亦无显著影响;但相对于氮、磷各减量20%处理,在氮、磷各减量20%的基础上同时增施生物炭和腐植酸能显著提高双季稻的株高、每穗实粒数、结实率、产量。常规施肥处理田面水中氮、磷质量浓度总体上显著高于其他氮、磷减量配施生物炭、腐植酸处理;且相对于氮、磷各减量20%处理,采用在氮、磷各减量20%基础上配施生物炭、腐植酸的施肥方式,田面水中平均总氮、总磷质量浓度分别减少了3.18%～16.35%、3.23%～13.21%,明显降低了氮、磷流失风险。其中,氮、磷减量20%同时配施腐植酸和生物炭处理双季稻产量高,且氮、磷流失少,是最好的施肥方式,该施肥方式相比于氮、磷各减量20%处理早稻田面水中总氮、可溶性氮、铵态氮、硝态氮、总磷、可溶性磷质量浓度分别下降了16.35%、13.45%、17.39%、14.06%、13.21%、13.95%,晚稻田面水中分别下降了10.51%、10.78%、9.43%、16.90%、12.90%、13.33%。     

生物炭及炭肥对玉米苗期性状的影响

本文采用盆栽试验,研究施入化肥、生物炭、生物炭肥对玉米苗期性状的影响。研究表明:生物炭肥、生物炭、化肥对玉米出苗率、植株和根系鲜重、干重、根系活力均较对照有促进作用,且这种促进效应表现为生物炭肥化学肥料生物炭。     

生物炭调控农业废弃物堆肥过程的研究进展

生物炭以其富碳多孔的功能性结构而被应用于农业生态环境。总结生物炭的酸碱性、比表面积和孔隙体积、灰分含量和阳离子交换量等主要性质,为其在农业领域的应用提供研究基础。基于此,从生物炭调控堆肥过程、促进物料中有机质的降解及腐熟、减少堆肥过程中的碳损失和氮损失、降低堆肥中重金属的生物有效性以及提高堆肥肥效等6个方面综述了生物炭改善农业废弃物堆肥过程的研究进展,为生物炭在农业废弃物堆肥中的应用提供思路和参考,并对其在堆肥系统中的应用进行了展望。