生物质炭基肥缓释性能及对土壤改良的研究进展

生物质炭基肥是以生物质炭为基质,与有机、无机肥料配制而成的新型生态环保缓释肥料,也作为土壤改良剂应用于农业生产中,近年来受到农业与环保领域的广泛关注和研究应用.本文讨论了生物质炭基肥缓释性能机制及影响因素,生物质炭基肥的缓释性能在很大程度上取决于磷、氮、钾元素与生物质炭的结合方式.主要结合方式包括静电吸附、络合、矿化等...     

生物炭和炭基肥在烟草农业的应用及展望

烟草是我国重要的经济作物,烟叶提质增效及绿色清洁生产是烟草农业绿色发展的必然趋势.烟秆炭化还田是实现烟秆资源化利用和环境友好发展的双赢途径.生物炭较大的比表面积、发达的孔隙结构、丰富的官能团、稳定的环状结构以及良好的吸附特性赋予其改良连作障碍烟田土壤、重建健康微生物生境的潜力.炭基肥融合了生物炭与肥料各自的优点,同时具...     

生物炭及炭基肥对棕壤持水能力的影响

通过连续6年微区定位试验,以传统的土壤培肥方式作为对照,探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤保水作用的影响,为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始,连续6年进行了花生微区田间试验（2 m²）。试验设4个处理,分别为秸秆还田+NPK（CS）、施用猪厩肥+NPK（PMC）、生物炭+NPK（BIO）和炭基肥（BF）处理,在2014年花生的生育期间测定了表层土壤含水量、水分累积蒸发量和土壤理化性质。研究表明:土壤水分含量充足时,BIO和BF处理含水量与PMC处理接近,都高于CS处理;土壤含水量较低时,BIO和BF处理含水量低于CS和PMC处理。与秸秆还田和施用猪厩肥相比,生物炭处理可提高土壤供水数量但降低土壤保水能力。炭基肥处理降低了土壤供水数量和保水能力。     

生物炭和炭基肥施用对绿地土壤性质及大叶罗勒生长特性的影响

城市绿地土壤理化性质退化是城市绿化景观效果提升的主要障碍因子,生物炭和炭基肥施用可有效提高农田土壤肥力和作物产量,但生物炭和炭基肥对城市绿地土壤肥力和绿化植物生长的影响目前还不明确。采用盆栽试验,分别设置生物炭和炭基肥添加0%、0.5%、1%、2%、4%和6%的处理,探究不同用量生物炭和炭基肥施用对绿地土壤物理、化学性质以及大叶罗勒生长的影响。结果表明,与对照相比,添加生物炭降低了土壤容重,而炭基肥对土壤容重影响较小。添加生物炭对土壤pH无显著影响,而添加炭基肥能显著降低土壤pH 0.23～1.09个单位;添加生物炭对土壤碱解氮无显著影响,而添加炭基肥显著增加土壤碱解氮含量4.78～53.55 mg/kg;生物炭和炭基肥均能显著增加土壤有效磷含量,增加幅度分别为1.26～6.05和1.11～8.51 mg/kg;生物炭和炭基肥增加土壤速效钾的幅度分别为22.6～326.9和43.2～174.7 mg/kg。添加生物炭和炭基肥后土壤阳离子交换量较对照分别升高了0.79～1.27和1.16～2.42 cmol/kg。与对照相比,炭基肥能提高大叶罗勒叶绿素含量,生物炭对大叶罗勒叶绿素含量无显著影响。生物炭添加量大于1%时大叶罗勒生物量显著增加,炭基肥添加量小于2%时大叶罗勒生物量显著增加。因此,添加生物炭具有改善绿地土壤物理性质;生物炭和炭基肥均能提高土壤保肥性,改善土壤性状;生物炭和炭基肥均能提高土壤速效氮磷钾养分含量;综合作物生长,推荐炭基肥用量不能超过1%,而生物炭改良园林土壤可与适量氮肥配合施用以增加绿化植物叶绿素含量和观     

生物炭及炭基肥改良棕壤理化性状及提高花生产量的作用

【目的】炭基复合肥是生物炭农用的另一种方式,生物炭作为土壤改良剂对土壤改良研究的报道较多,但大多为短期培养或模拟试验。目前更缺乏生物炭与传统土壤培肥方式的比较研究。本研究旨在通过4年的田间微区定位试验,开展生物炭及炭基复合肥对棕壤理化性质及花生产量的影响研究,以期为生物炭的培肥改土及合理农用提供理论依据。【方法】定位试验于2009年开始连续4年进行了花生微区田间试验(2 m~2)。试验设4个处理分别为秸秆还田+NPK(CS)、施用猪厩肥+NPK(PMC)、生物炭+NPK(BIO)和基于生物炭的炭基复合肥(BF)所有处理均为等氮磷钾养分,BIO处理与PMC处理为等碳量,BIO处理相当于CS处理所施用的玉米秸秆量制备得到的生物炭量,BF处理碳含量低于BIO碳含量每个处理重复3次,随机排列。分析试验前和2012年收获后土壤理化性质,比较各处理4年的花生产量。【结果】连续施用4年后,与试验前相比,BIO处理的土壤有机碳提高了27.6%全氮含量提高了75.6%,显著高于其他各处理,土壤pH提高了0.14个单位,显著高于CS处理,与PMC处理相近;土壤碱解氮、速效磷、速效钾和CEC值与CS或PMC处理相近;BIO处理的土壤毛管孔隙度和田间持水量显著高于其他处理容重和土壤总孔隙度与CS和PMC处理差异不显著;4年中花生产量均居首位,从3198.5 kg/hm~2提高到4818.0 kg/hm~2,但与PMC处理差异不显著。连续施用4年后,BF处理土壤pH较试验前提高了0.57个单位显著高于其他各处理,优势显著;土壤有机碳和全氮含量较试验前分别提高了4.4%和27.9%显著低于BIO处理对土壤物理性质的调节作用也不及BIO处理其他指标差异不显著但总体上与CS或PMC处理相近;BF处理的花生产量在试验的前3年与BIO处理差异不显著,第4年较BIO处理降低了317.1 kg/hm2,差异显著介于PMC和CS处理之间。【结论】各处理作物产量随施用年限增加而提高。生物炭和炭基复合肥对土壤的理化性质的改良作用与秸秆还田和施用猪厩肥相近,生物炭在提高土壤有机碳和全氮含量方面,炭基复合肥在改善土壤pH方面优势突出对作物具有持续增产作用。     

不同类型生物炭理化特性及其对土壤持水性的影响

[目的]对比分析不同原料制备的生物炭的理化性质及其对土壤持水性的影响,为选择合适的生物炭改良和修复土壤提供理论依据。[方法]以鸡粪、浒苔及稻草为原料,分高、中、低3种不同温度制备生物炭,运用元素分析、盆栽培养等试验研究其特性。[结果]稻草中C,H及灰分的含量较高,鸡粪中N含量较高,浒苔中C含量低,O含量较高;而在制备的生物炭中,鸡粪基生物炭C和N含量较高,浒苔基生物C含量却比较低。另外,3种类型生物炭的H/C摩尔比值随着热解温度的升高而逐渐降低,C/N比随着热解温度的升高而增大。不同原料制备的生物炭pH值随着热解温度的升高而增大,pH值从6.82~8.35升高至9.33~10.29;3种类型的生物炭pH值随着灰分含量的增大而增大,但增长速率不同,稻草基生物炭浒苔基生物炭鸡粪基生物炭。并且,随着热解温度的升高,鸡粪、浒苔及稻草基生物炭引起土壤持水性逐渐增强。[结论]在土壤提供营养成分方面,鸡粪基生物炭显然更具优势,而且在促进土壤持水性方面,鸡粪生物炭也相对更强一些。     

芦荻生物质炭基肥研制及其对水稻土氮损失的影响

为实现秸秆资源化利用和强化生物质炭基肥生产应用,以洞庭湖芦荻秸秆热解生物质炭为基质,采用包膜和混合造粒技术,以改性淀粉为黏合剂,辅以膨润土、腐殖酸等材料制备包膜炭基肥(CT)和混合炭基肥(MT)。以生物质炭占比10%(T1),15%(T2),20%(T3),25%(T4)和30%(T5),从微观形态结构、养分释放速率、粒径及抗压强度等基本性质进行择优筛选,将筛选后的炭基肥处理(CT2、CT3、CT4和MT1、MT2、MT3)与普通复合肥(NPK)、不施肥(CK)共8个处理进行室内水稻盆栽试验,对比不同研制方式及生物质炭添加量下水稻土氨挥发及氮素渗漏流失差异。结果表明:炭肥比越大,肥料结构愈紧密,累积氮素释放率愈低,但过量的生物质炭的添加会造成肥料粒径不均匀、抗压强度不达标。包膜生物质炭基肥以15%~25%的生物质炭添加量较适宜;混合生物质炭基肥以10%~20%的生物质炭添加量较适宜。与NPK处理相比,CT2、CT3、CT4处理氨累积挥发量分别降低12.95%,27.96%,23.82%,氨挥发损失率分别降低16.56%,35.67%,30.57%,以CT3效果最好;MT1、MT2、MT3处理氨累积挥发量分别降低33.72%,41.48%,16.06%,氨挥发损失率分别降低43.31%,53.18%,20.38%,以MT2效果最好。2种炭基肥均可减少盆面水铵氮平均浓度,与NPK处理相比,最高降幅分别达20.74%(CT4)和39.90%(MT2);混合造粒炭基肥中以MT2处理的全氮、硝氮浓度降幅最大,分别达5.50%,5.09%,而包膜炭基肥各处理间差异均不显著。与NPK处理相比,施包膜炭基肥处理的渗漏水中铵氮与全氮平均浓度分别显著降低8.93%~14.00%,8.84%~16.38%,而各处理间硝氮平均浓度均无显著性差异。施混合炭基肥可降低铵氮、硝氮和全氮平均浓度,分别达11.16%~12.42%,3.22%~22.29%,11.14%~15.86%。此外,炭肥比越高,生物质炭的氮减排效应越明显,但添加量过大其氮减排量并无显著性增加。总体而言,2种工艺制备生物质炭基肥均能有效降低氨挥发损失以及减缓氮素径流渗漏损失风险。其中,包膜炭基肥以20%~25%生物炭添加量效果最优,混合炭基肥以15%最优。     

热解温度对玉米秸秆炭产率及理化特性的影响

【目的】通过对不同热解温度条件下玉米秸秆炭理化特性的分析,探索玉米秸秆炭具有较高利用价值的炭化温度。【方法】以玉米秸秆为原料,采用低氧升温炭化法,在不同热解温度下 (100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃) 分别炭化2 h,制备生物炭,收集并测定了固体产物生物炭产率及特性。【结果】生物炭的产率随热解温度的升高逐渐降低。生物炭全碳含量和碳氮比随热解温度升高而升高,全氮含量在400℃以后随热解温度升高而降低。阳离子交换量 (CEC) 在400℃～600℃达到较高水平,为70.87～83.48 cmol/kg。随热解温度升高,玉米秸秆炭表面碱性含氧官能团增加、酸性含氧官能团减少,pH随着热解温度的升高逐渐增加,当温度达到400℃及400℃以上时呈碱性甚至强碱性。红外光谱分析表明,热解温度达到500℃时,纤维素和半纤维素已经完全分解;高温热解使玉米秸秆中–CH₃、–CH₂、–OH、–C=O间发生缔合或消除,促进芳香基团的形成。随着热解温度的升高,玉米秸秆炭的比表面积和比孔容均是先变大后变小,孔径先变小后变大,在400℃～600℃条件下,玉米秸秆炭的孔隙相对较为丰富,不同热解温度下玉米秸秆炭的比表面积和比孔容呈极显著正相关关系(P < 0.01)。【结论】综合各项指标,玉米秸秆的最佳热解温度为400℃～500℃,此温度下制备的生物炭产出率相对较高,氮、碳养分损失少,生物炭的理化性能和养分利用均达到最优。     

生物炭基肥在我国的制备和应用研究进展

生物炭基肥是实现农作物秸秆资源化利用的一种绿色肥料,因其在农业生产中能够显著提高作物产量和品质而受到广泛关注.然而,生物炭基肥的制备过程影响生物炭基肥的缓释、成型和其他功能性效果,进而对作物产量和品质产生的影响缺乏系统而全面的报道.从生物炭原料、炭肥比、制备方法和制备工艺改性研究4部分阐述了生物炭基肥的制备过程对生物炭...     

不同粒径生物炭包膜尿素缓释肥性能及缓释效果

为探究生物炭粉包膜处理对尿素缓释效果的影响,该研究以不同粒径稻壳生物炭粉为包膜材料,对尿素颗粒进行不同层数包膜处理,分别制备了3种生物炭包膜尿素缓释肥C_1（0.15 mm生物炭粉包膜）、C_2（内层0.15 mm,外层0.25 mm生物炭粉包膜）和C_3（内层0.15 mm,中层0.25 mm,外层0.425 mm生物炭粉包膜）,并对生物炭包膜尿素缓释肥性能及缓释效果进行了分析研究。研究结果表明3种生物炭包膜缓释肥粒径主要分布在2.90～4.80 mm,随着包膜层数的增加,包膜缓释肥粒径随之增大,C_2和C_3粒径显著高于C_1(P<0.05)。C_1、C_2和C_3的抗压强度为20.40～48.00 N,满足工业生产需求。与C_1和C_2相比,C_3颗粒表面较光滑,切面具有致密且孔隙结构丰富的层状结构,吸水倍率最小（1.69）,耐水性也显著优于C_1与C_2(P<0.05),氮元素缓释效果优于C_1与C_2。综上可以看出,3层包膜尿素缓释肥膜壳强度高于单层和双层包膜尿素缓释肥,通过控制不同膜层生物炭的孔隙结构和孔径,减缓水分的渗入及养分的流出过程,缓释效果突出,为生物炭包膜缓释肥的开发应用提供一个新技术路径。     

脲醛缓释肥料棒氮素缓释特性研究

以脲醛缓释肥料棒为研究对象,测定了其密度、压缩比以及抗压强度,并通过室内间歇式土柱淋溶试验,研究了脲醛缓释肥料棒氮素淋出特性及其氮素累积淋出率曲线方程拟合。结果表明,随着脲甲醛用量增加,缓释肥料棒密度、压缩比及抗压强度逐渐减小;脲醛缓释肥料棒可明显减少氮素淋失,随着脲甲醛用量增加,氮素累积淋出率减小,并且一级动力学方程对脲醛缓释肥料棒的氮素累积淋出率曲线拟合效果最佳(r=0.967**~0.998**,SE=0.94%~3.85%),可用于表征氮素累积淋出率与时间的关系。第42 d淋溶时,脲甲醛氮量占缓释肥料棒总氮0、25%、50%、75%的脲醛缓释肥料棒FR、UFR1、UFR2、UFR3的氮素累积淋出率分别较普通肥料减少了21.93%、49.46%、61.34%、82.90%。表明脲醛缓释肥料对氮素具有较好的缓释效果,且随着脲甲醛用量增加,缓释作用增强。     

粘土包膜缓释尿素的养分释放特征及其增产效应

以尿素为缓释肥料核心,两种粘土矿物为包膜材料,聚乙烯醇为粘结剂,研制出两种包膜缓释肥料,并探讨了两种包膜肥料在土壤、石英砂等介质条件下的氮素释放特征及形态转化规律,还通过盆栽试验进一步研究了包膜尿素的增产效应。试验结果表明,与普通尿素相比,两种粘土矿物肥料均具有较好的缓释性能,在以石英砂为介质时表现的尤为明显;包膜后的尿素具有较明显的生物增产效应,两种包膜肥料在株高、鲜重、干重等主要产量性状方面与普通尿素均存在显著差异。     

含硫尿素养分缓释释放测定方法的研究

包膜尿素肥料是提高肥料利用率，解决环境污染问题的一种新型肥料。针对目前对缓释肥料释放特性的研究集中在化工制作领域这一现状，采用不同的测定方法，阐明含硫尿素中的养分氮在水及土壤中的转化特点，确定养分的释放速率，以求找出适合农业生产应用的方法。研究表明，可以用电导率法快速准确地定性评价缓释肥料的供肥特性和供肥速度，用土壤培养法和水培法定量测定其供肥性能。     

Effects of polymeric slow release fertilizer on Chinese cabbage growth and soil nutrients

One pot experiment was conducted to study the effects of a new polymeric slow release fertilizer (PRF) on Chinese cabbage growth and soil nutrients. The experiment comprised three kinds of fertilizer (common compound fertilizer, 21% and 45% solubility of PRF in 25°C water, all fertilizers with N:P₂O₅:K₂O = 10:5.7:20) and three fertilizer levels (0, 21.6 and 43.2 g m^?2). Results showed that the high water-soluble PRFs (PRFHH and PRFHL) fit nutrient requirements of Chinese cabbage, and the high fertilization level significantly increased yield and improved quality of Chinese cabbage. Although the PRFHL treatment at 21.6 g fertilizer m^?2 had one-half less supplied nutrient than that of common compound fertilizer treatment (43.2 g fertilizer m^?2), the yield of Chinese cabbage with PRFHH and PRFHL was 8.0% more. The soluble sugar, vitamin C and leaf chlorophyll contents of Chinese cabbage can be effectively improved with PRFHH (43.2 g m^?2), PRFHL (21.6 g m^?2) and PRFLH (low water-soluble PRF, 43.2 g m^?2). The PRF treatment reduced the nitrate content and improved soil capacity of supplying nutrient effectively, and there were no changes in values of pH and electrical conductivity of soil.     

非包膜缓释复合肥养分释放特性及小麦对养分的吸收

采用土壤恒温培养模拟和盆栽试验方法研究了非包膜缓释复合肥(SRF)和普通复合肥(CCF)氮、磷、钾养分在土壤中的释放特性与小麦吸收氮、磷、钾养分的关系,以评价其在“土壤－作物”体系中的适应性。结果表明,非包膜缓释复合肥在土壤中氮、磷、钾养分的缓释能力优于普通复合肥,且各养分释放量以氮>钾>磷,与小麦的需肥特性相一致。盆栽小麦生育前期吸收普通复合肥的养分多于非包膜缓释复合肥,中、后期则相反,显示非包膜缓释复合肥的养分释放规律较普通复合肥能更好地符合小麦各生育期对养分的需求。与普通复合肥料相比,非包膜缓释复合肥肥效更好,分别提高小麦地上部、地下部、籽粒和总产量18.0%、7.55%、12.4%、14.9%;分别提高氮、磷、钾养分表观利用率23.6%,15.4%和63.7%。两种复合肥的3种养分累积释放量和小麦累积吸收量随时间变化的动态过程均可用三次回归方程表征(r＝0.9285^**～0.9968^**),非包膜缓释复合肥氮素养分释放的拟合度高于普通复合肥,非包膜缓释复合肥的作物适应性更优。     

缓释复合肥养分释放特性和黄连生物效应研究

采用连续恒温培养和大田试验研究了4种缓释复合肥在种植黄连的土壤(森林黄棕壤)中的养分释放特性及其对黄连产量和药用品质的效应。结果表明,20℃恒温模拟条件下缓释复合肥氮、磷、钾养分缓释性能较佳,3种养分释放的动力学过程可用Elovich方程St=a+blnt、双常数方程lnSt=a+blnt和抛物线扩散方程St=a+bt0.5表征,各方程参数b值均可用于描述缓释复合肥氮、磷、钾养分释放速率。在田间试验中4种缓释复合肥极显著提高3～5年生黄连产量,大幅度提高黄连小檗碱和生物碱产量,并以SRF3、SRF2和SRF13种缓释复合肥的效应大。     

缓释复合肥料在不同pH值紫色土中氨挥发特性（简报）

采用“通气法”室内培养试验,研究了非包膜缓释复合肥（SRF）施入不同pH值紫色土壤后的氨挥发损失状况和动力学特性。结果表明,土壤pH值对SRF氨挥发有极显著影响,随着土壤pH值升高,氨的挥发损失增加,以石灰性紫色土＞中性紫色土＞酸性紫色土。与大粒尿素（PUR）相比,SRF的氨挥发速率和损失量显著降低。在石灰性紫色土中SRF氨挥发分别减少14.2%和7.18%,中性紫色土中SRF氨挥发分别减少32.3%和24.1%,酸性紫色土中SRF氨挥发分别减少76.8%和10.7%。3种紫色土中,SRF的氨挥发动力学特性可用一级动力学方程、E1ovich方程和抛物线扩散方程定量描述,根据这些模型可在给定时间内预测SRF的氨挥发量。SRF能大大减少在不同pH值土壤中因施肥造成的氮肥损失,从而减轻对环境的污染。     

植物幼苗生长对缓释肥种类和施肥水平的反应

选用刺槐、白榆和大叶猪屎豆3种播种苗为试验植物,研究不同类型缓释肥以及施肥量对植物生长和地上部干质量的影响。结果表明：3种缓释肥类型对白榆的株高、地径以及地上部干质量生长有显著的促进作用,对刺槐的各项生长指标的促进作用有所减弱,而猪屎豆的生长指标则有随着缓释肥施用量的增加而减小的趋势;缓释肥中,总N量对3种植物地上部干质量的影响具有相似趋势,总P量对3种植物地上部干质量无显著影响。在播种造林技术中,为了促进苗木高生长,增强与周围杂草的竞争能力,要尽可能选用豆科植物,在选用无固氮能力的植物进行播种造林时,施用缓释肥料是促进植物幼苗生长的重要手段。     

液态缓释复配肥在日光温室蔬菜上的应用研究

节能日光温室蔬菜生产中,在农民自己施肥的基础上,于茄子、黄瓜采收前距离植株10 cm处,打直径为5~7 cm的孔,茄子地适宜孔深为40 cm,黄瓜地适宜孔深为20 cm,灌施液态缓释复配肥,间隔20 d时间灌施1次,连续灌施3次,茄子以每次每株灌施800 mL为宜,其增产率为35.8%。黄瓜每次每株灌施500 mL为宜,增产率为17.2%。茄子高效益期的产量占总计产时段产量的58.3%,而产值占总计产时段产值的71.5%。黄瓜高效益期的产量占总计产时段产量的64.3%,产值占总计产时段产值的86.5%。     

松香凹凸棒石粘土包膜尿素的制备及缓释性能的研究

矿物和有机物复合包膜有利于提高肥料的利用效率.以松香的无水乙醇溶液为粘结剂,凹凸棒石粘土作为内包层,石蜡作为外层,采用熔融喷雾包膜的方法制备一种缓释包膜尿素.通过扫描电镜( SEM)分析得出,尿素内部形成一层以松香和凹凸棒石粘土为内包层的均匀膜,根据水浸泡试验和抗压强度测定表明,添加凹凸棒石粘土增加了包膜层的强度,松香...