生物炭对设施菜地土壤氮素缓控效应研究
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生物炭对土壤氮素转化的影响摘要:由于生物炭具有很大的比表面积,具有更高的化学稳定性和热稳定性,可以将碳封存等特性被作为土壤改良剂应用于农业。
并且在氮素转化方面取得了一些结果:(1)生物炭可以提高硝化速率,一方面是其自身对NH+的氧化,一方面由于其促进了硝化微生物的活性;(2)生物炭大的比表面积对N/和NH3具有吸附作用;(3)生物炭可以减少温室气体20的排放;(4)生物炭可以减少NO-N的淋洗。
关键字:生物炭;硝化速率;NH4+;NH3;NO3--N生物炭,又称生物质炭(biochar)是指作物秸秆、畜禽粪便等生物质废弃物在完全或部分缺氧条件下通过低温热解(V700C)而产生的一类高度芳香化难熔性富“ C'固态物质。
由于生物炭具有很大的比表面积,具有更高的化学稳定性和热稳定性,可以将碳封存等特性被作为土壤改良剂应用于农业。
1 生物炭对硝化作用的影响人们对生物炭为什么会促进硝化作用进行深入研究。
研究发现,硝化作用是受某种因素抑制的,而活性炭似乎可以减缓这种抑制。
同时发现,在所有活性炭改良土壤中,酚类化合物的浓度都下降了[1]。
继而推测:酚类物质可能会抑制硝化作用或者是会固定硝化作用所产生的NC3-,而生物炭同活性炭相似,同样具有较大的比表面积,是一种多孔,疏水结构,这使它能够吸附一些疏水的化合物。
已经有非常多的文献报道了生物炭加入到土壤当中后,可以减少可溶的自由态的酚类化合物。
随后的研究也证实了天然火或者农业焚烧所产生的生物炭对酚类和芳香族疏水化合物的确有吸收作用。
而这些酚类化合物会抑制硝化细菌的增长,生物炭有可能是吸附了酚类化合物,从而间接促进了硝化作用。
生物炭能够吸附酚类物质只是它能促进硝化作用的原因之一,原因之二是生物炭本身可以催化氧化NH4+[2]。
实验表明,将无菌生物炭加到无菌样品中,硝化作用有所增加,表明生物炭的氧化表面能促进一定数量的NH+氧化。
木头灰分一般包含较高浓度的金属氧化物,有CaO MgO F^Q, TQ2, CrQ 将生物炭暴露在可溶的灰分里,可以给生物炭活性表面增加这些很有可能引起催化反应的氧化物。
生物炭对土壤肥力、作物产量及品质的影响研究摘要:所谓生物炭,主要是在厌氧或无氧条件下,经过低温热解,生物材料会形成一类具有孔隙率发达、性质稳定、含有碳素、比表面积较大等特点的固态多功能材料。
将生物炭应用在土壤中,可改善土壤结构、增加土壤养分、强化蓄肥保水力,使植物菌根更好的生长,最终可达到作物品质及产量提升的目的。
鉴于此,文章详细论述了生物炭对土壤肥力及作物产量和品质的影响,以期对业界人士有所参考与借鉴,最终能够为农业更好的发展助力。
关键词:生物炭;土壤肥力;作物产量;品质;影响前言:将生物炭应用在土壤改良中,不但能够改善土壤结构,也会使土壤养分含量获得更好提升,确保植物菌根的稳固健康生长,切实实现农作物产量与品质的提升。
如今,业界人士也在深入开展对生物炭的有关研究工作,相信在未来的农业发展中,一定会广泛的应用生物炭。
1生物炭对土壤养分的影响生物炭对土壤容重和孔隙度的影响与土壤团聚体的形成有关。
大量实验证明,生物炭中的醌基等官能团及其多孔性可使土壤团聚体的结构得以有效改善,且生物炭的性质与施加量均会使改善效果受到影响。
比如,生物炭粒径的大小会影响生物炭、微生物及土壤彼此间的互相作用效果,粒径粗的生物炭能够使大团聚体延缓形成,将生物炭加入到质地黏重的土壤中,一般会使大团聚体含量增加,同时也会使微团聚体含量降低。
与此同时,若生物炭施加量低或土壤和生物炭反应时间短时,那么会使团聚体的分布及稳定性得不到有效调节,将适量的生物炭长期施加在特定的土壤中,会显著提升土壤团聚体的形成过程,最终可有效提高其稳定性。
生物炭中有很多矿质营养元素,比如钙、钾、氮、磷等,这部分矿质营养元素能够有效提高土壤养分,同时也可保证生产力的提高。
生物材料通过低温热解后可得到生物炭,其中含有很高的碳元素,且碳氮比与钾含量等也非常高,然而,磷与氮的含量却很少,一旦温度不断增加,其中的碳含量会显著降低,其中的钾、磷和氮的含量则会增加,与此同时,PH值也会得到提升。
生物质炭基肥缓释性能及对土壤改良的研究进展赵泽州,王晓玲,李鸿博,任树鹏,陈 静*,王琳玲(华中科技大学环境科学与工程学院,武汉 430074)摘要: 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。
生物质炭基肥的缓释性能受到生物质炭原料种类、炭基肥制备方法和炭肥配合比的影响。
生物质炭基肥通过改善土壤理化性质、调节土壤微生物活性,提高植物对养分的利用效率以及减少土壤中养分流失。
综合已有研究与应用结果,需要进一步开展生物质炭基肥在土壤中的长期应用效果、老化过程研究,注重在老化过程中对土壤微生物结构的风险评估;建立生物质炭基肥的标准化应用体系,研究和完善生物质炭基肥对土壤持续的、累加性的改良标准。
关键词: 生物质炭基肥;缓释性能;土壤改良;土壤性质Slow-release property and soil remediation mechanism ofbiochar-based fertilizersZHAO Ze-zhou, WANG Xiao-ling, LI Hong-bo, REN Shu-peng, CHEN Jing*, WANG Lin-ling ( College of Environmental Science & Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China )Abstract: Biochar-based fertilizers refer to biochar-containing organic, inorganic fertilizer, or both. Biochar-based fertilizers have prospects in agricultural production and environmental protection fields because of their nutrient slow-release and environmental-friendly properties. The slow-release property of biochar-based fertilizers is attributed to its combination modes with N, P, and K nutrients, including electrostatic attraction, complexity, mineralization and so on. The raw materials, production process, and ratio of biochar to fertilizer strongly influence the slow-release property of biochar-based fertilizers. Biochar-based fertilizers could improve soil physical and chemical properties, regulate soil microbial activities, improve efficiency of plant nutrients utilization, and reduce loss of nutrients in soil. The researches needed to promote the efficient use of biochar-based fertilizers include: assessment of the long-term effect and aging of biochar after its incorporation into soil; risk assessment of biochar to microbial structure and diversity; monitoring the sustainability and cumulative effect of biochar-based fertilizer in soil remediation; and setting standards for the application of biochar-based fertilizer. Key words: biochar-based fertilizers; slow-release property; soil improvement; soil property众所周知,施肥特别是盲目过量施用化肥,会造成肥料的损失,降低肥料效益,也导致土壤质量的破坏和农作物产量和品质的下降[1]。
生物质炭对南方典型农业生态系统土壤氮素利用率的影响【摘要】本研究旨在探讨生物质炭对南方典型农业生态系统土壤氮素利用率的影响。
通过分析生物质炭的性质及作用,揭示了其对土壤氮素的影响机制,并探讨了生物质炭在南方典型农业生态系统中的应用情况。
研究结果表明生物质炭可以显著提高土壤氮素利用率,促进土壤氮素循环过程。
这对于改善农业生态系统土壤肥力和增加作物产量具有重要意义。
未来研究可深入探讨生物质炭的应用策略和机制,以进一步完善农业生态系统的氮素管理和可持续发展。
本研究为生物质炭在农业生态系统中的应用提供了新思路和理论基础。
【关键词】关键词:生物质炭,南方典型农业生态系统,土壤氮素利用率,影响,循环,研究背景,研究目的,性质,作用,应用,意义,未来研究展望。
1. 引言1.1 研究背景南方地区作为我国重要的农业生产基地,长期以来一直面临着土壤质量下降、养分失衡等问题。
土壤氮素是植物生长中不可或缺的要素,对于提高作物产量和品质具有重要作用。
传统的农业生产方式中存在着氮素利用效率低、氮素流失严重的情况,不仅导致养分的浪费,还可能给环境带来负面影响。
通过深入研究生物质炭对南方典型农业生态系统土壤氮素利用率的影响,可以为我国南方地区的农业生产提供科学依据和技术支持,促进农业可持续发展和生态环境保护。
1.2 研究目的研究目的是探究生物质炭对南方典型农业生态系统土壤氮素利用率的影响,并进一步分析生物质炭在提高土壤氮素利用效率方面的作用机制。
具体包括以下几个方面:通过对生物质炭的性质及作用进行综合分析,探讨生物质炭在土壤中的作用机制;研究生物质炭对土壤氮素的吸附、解吸、转化等过程的影响,揭示生物质炭对土壤氮素循环的调控机制;接着,分析生物质炭在南方典型农业生态系统中的应用现状及效果,评估其对提高土壤氮素利用率的潜力;通过实地调查和试验验证,探讨生物质炭对南方典型农业生态系统土壤氮素利用率的实际影响,并为未来的相关研究提供参考和指导。
减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用影响的研究进展文献综述减氮配施生物炭是一种控制农业氮素流失、减少环境污染的重要措施。
生物炭具有高碳含量和多孔结构,对氮素的吸附和保持有良好效果。
本文将综述减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用的影响的研究进展。
一、生物炭的特性生物炭是由生物质热解或燃烧得到的有机碳材料,在农业上主要用于改善土壤质地和提供肥力。
它具有高孔隙度和大比表面积,能够增加土壤的保水能力、改善通气性和提供生态条件。
此外,生物炭表面带有负电性,可以吸附和保持氮素,并在土壤中稳定存储,从而减少氮素的损失和迁移。
二、生物炭对农作物氮素吸收利用的影响1. 促进根系生长和分泌生物炭可以提供良好的土壤物理和化学性质,促进根系的发育和分泌物的分泌,从而增加农作物对氮素的吸收能力。
研究表明,添加生物炭可以显著增加作物的根长、根表面积和根系分叉数,提高根系对氮素的吸收能力。
2. 提高土壤氮素的供应能力生物炭作为一种碳质材料,可以提高土壤的肥力和养分存储能力。
它能够吸附土壤中的氮素,并在土壤中稳定储存,从而增加土壤中的有效氮素含量。
研究发现,配施生物炭可以显著提高土壤中氨态氮和硝态氮的含量,增加土壤氮素的供应能力,促进农作物对氮素的吸收和利用。
3. 调节土壤氮素的转化和氮素肥料的利用率生物炭不仅可以吸附土壤中的氮素,还可以影响土壤中氮素的转化过程。
研究发现,在生物炭的影响下,土壤中氨化作用和硝化作用的速率减缓,氮素的转化速度相对较慢,从而减少氮素的损失。
此外,生物炭还可以提高农作物对氮素肥料的利用率,减少氮素的农化效应。
4. 降低农业氮素流失和环境污染农业氮素的不合理利用会导致氮素的损失和环境污染。
生物炭的吸附和保持能力可以有效地减少氮素的流失,特别是抑制硝酸盐和氨挥发的现象。
研究表明,配施生物炭可以显著降低土壤氮素流失,减少氮素对地下水和表面水体的污染。
综上所述,减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用具有显著的促进作用。
生物炭对农业面源污染氮、磷流失的影响研究进展摘要:综述了近年来国内外应用生物炭削减农田氮、磷养分流失的研究进展,从生物炭的作用机制和对土壤环境效应的影响2个方面出发,重点阐述了生物炭对土壤中氮、磷养分的吸附与转化,生物炭的作物效应以及生物炭对土壤淋溶过程的影响。
生物炭不仅能够改善土壤环境,提高土壤氮、磷养分的有效性,促进作物的吸收和生长,而且由于其特殊的结构和理化性质,可以吸附土壤中未被作物利用的水分和养分,延缓养分释放,减弱其在土壤中的迁移转化能力,最终实现减少土壤氮、磷养分流失的目的。
最后,着眼于当前相关研究的薄弱之处对今后研究重点和方向进行展望,供相关研究者参考。
关键词:生物炭;氮流失;磷流失;吸附;环境效应近年来,随着点源污染得到有效控制,农业面源污染已经成为我国各大湖泊水体富营养化的主要污染源。
目前,针对农业面源污染治理的主要措施包括污染物源头的控制、污染物流失路径的截断以及污染地的修复J。
其中,污染物源头的控制作为最有效的防治措施,不但能够实现污染物的最小量输出,而且可以在一定程度上起到控制污染范围的作用。
因此,如何在不改变农村种植结构和耕作方式的前提下从源头控制面源污染物的产生就显得尤为重要。
自从H ILTO N等在1963年观察到生物黑炭对土壤中非草隆等有机农药具有良好吸附效果之后,生物炭就作为一种有效的土壤改良剂而被应用于温室气体减排、污染土壤修复以及生物有效性调控等方面卜m J。
以往国内外在生物炭治理土壤环境污染上的研究多集中于对土壤有机污染物¨卜和重金属的修复,而通过添施生物炭来削减农业面源污染中氮、磷流失的研究则相对较少。
鉴于此,笔者在当前农村普遍增施氮、磷肥的情况下,探讨生物炭对农田土壤氮、磷养分流失的作用机理,为我国农业面源污染的治理提供理论借鉴。
1生物炭对土壤中氮、磷的吸附作用1.1生物炭对氦、磷的吸附机制生物炭的吸附机制主要包括分配作用机制、表面吸附机制、联合作用机制以及其他微观机制。
生物炭改良污染土壤效能探究一、生物炭的概述与土壤污染背景生物炭是一种由生物质在缺氧或低氧条件下热解得到的固体物质,它具有高度的孔隙性、丰富的化学稳定性和较高的比表面积。
生物炭的这些特性使其在土壤改良、污染物固定、温室气体减排等方面展现出巨大的应用潜力。
随着工业化进程的加快,土壤污染问题日益严重,其中重金属污染、有机污染物和盐碱化等问题尤为突出。
土壤污染不仅影响农作物的生长和产量,还可能通过食物链对人类健康造成威胁。
1.1 生物炭的特性及其在土壤改良中的作用生物炭具有吸附、离子交换、缓冲pH值和增加土壤有机质等多种功能。
它可以提高土壤的保水性和通气性,改善土壤结构,从而促进植物根系的生长。
此外,生物炭的孔隙结构能够吸附土壤中的有害物质,减少污染物对植物的毒性。
1.2 土壤污染的类型与危害土壤污染主要包括无机污染物和有机污染物两大类。
无机污染物如重金属,可以通过植物吸收进入食物链,对人体健康构成威胁。
有机污染物如农药残留、石油烃等,长期积累会对土壤生态系统造成破坏。
土壤盐碱化则影响土壤的肥力和作物的生长条件。
二、生物炭改良污染土壤的机理与应用生物炭作为一种环境友好型材料,在改良污染土壤方面具有独特的优势。
本文将探讨生物炭如何通过物理、化学和生物作用改善土壤环境,以及其在实际应用中的效果。
2.1 生物炭对土壤物理性质的改善生物炭的加入可以显著改善土壤的物理性质。
它的孔隙结构有助于提高土壤的孔隙度,增加土壤的持水能力和通气性,从而改善土壤的排水和渗透性能。
此外,生物炭还能够增加土壤的团聚体稳定性,减少土壤侵蚀。
2.2 生物炭对土壤化学性质的调节生物炭具有调节土壤pH值的能力,能够缓冲土壤酸碱度,为植物生长提供适宜的化学环境。
同时,生物炭表面的官能团可以吸附土壤中的重金属离子和有机污染物,降低它们在土壤中的生物有效性,减少对植物的毒性。
2.3 生物炭对土壤生物活性的影响生物炭可以作为微生物的栖息地,增加土壤微生物的多样性和数量。
生物炭对土壤肥力和生态环境的影响研究生物炭,也称为炭化物,是一种深色的,由植物残渣经过高温热解后产生的多孔性固体炭素物质。
它可以被用作土壤改良剂来提高土壤质量和改善农业生产,同时也可以减少森林火灾的产生。
在本文中,我将着重讨论研究生物炭对土壤肥力和生态环境的影响。
第一部分:生物炭对土壤肥力的影响生物炭能够提高土壤的肥力,促进植物生长,这是因为它具有许多独特的化学和物理性质。
首先,生物炭可以增加土壤的孔隙度和透气性。
这些孔隙可以储存水分,并允许根系更容易地生长和吸收水分和养分。
其次,生物炭还可以吸附水分和养分,从而使这些物质对植物更易于获得。
此外,生物炭还可以改变土壤酸度,使土壤更加中性或碱性,这可以增加植物对养分的吸收。
最后,生物炭在土壤中分解的速度非常缓慢,可以在土壤中存在长期,因此可以为土壤提供持久的肥力。
有许多研究已经证实了生物炭对土壤肥力的影响。
例如,一项研究表明,将生物炭添加到土壤中可以显著提高农作物的产量。
这是因为生物炭可以增加土壤的有机质含量和肥料利用效率,从而增加植物对养分的吸收。
这个过程也可以减少农作物生长过程中所需的施肥量,从而减少化肥对环境的影响。
同时,生物炭也可以减少土壤中有害化学物质的含量。
很多农民和园丁所使用的土壤中有一些有毒的元素,例如重金属,这些元素可以通过植物进入食物链并对人类健康产生危害。
一些研究表明,生物炭可以吸附和减少这些元素的含量,从而减少人类和环境的风险。
第二部分:生物炭对生态环境的影响除了对土壤肥力的影响外,生物炭还具有对生态环境的许多正面和负面影响。
首先,生物炭可以减少森林火灾的风险。
在许多干旱和高温的地区,森林火灾的风险非常高。
烧掉的树木和植物残渣可以被保存和用于制造生物炭,这可以避免大量的植物残渣被放置在场地上以引发森林火灾。
此外,生物炭可以用于森林土壤改良,从而提高森林植被的健康程度和抵御火灾的能力。
其次,生物炭可以减少碳排放量。
生物炭是由植物残渣生产的,因此可以将这些有机物质再次返回大气圈以减少碳的排放量。
减氮配施生物炭农作物氮素吸收利用研究进展文献综述随着氮肥的大量施用,农田中的氮素迁移和污染问题日益凸显。
为了解决这一问题,研究人员开始关注利用生物炭来减少氮素的迁移和提高农作物对氮素的吸收利用。
本文综述了减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用的研究进展。
1. 生物炭的特性生物炭是一种由植物和动物残渣经过高温热解而制得的碳质材料。
生物炭具有多孔结构和高 specifice surface area,可以提供良好的吸附和固持能力。
此外,生物炭还具有调节土壤 pH 值的作用。
2. 减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用的影响研究表明,减氮配施生物炭可以显著提高农作物对氮素的吸收利用。
生物炭可以通过吸附氨氮和硝态氮来减少氮素的迁移,使其更多地留在根系附近,从而促进了农作物的氮素吸收。
此外,生物炭还可以改善土壤酸碱度,调节土壤氮素形态,使之更有利于农作物对氮素的吸收和利用。
3. 生物炭的添加量和配施方式生物炭的添加量和配施方式对农作物氮素吸收利用的影响也受到了研究人员的关注。
研究发现,适量添加生物炭可以显著提高农作物的氮素吸收利用效率。
然而,过高的生物炭添加量可能对农作物的生长产生负面影响。
此外,生物炭的配施方式也会影响其对农作物氮素吸收利用的效果,例如在种植孔中直接施加生物炭可以更好地促进作物的氮素吸收。
4. 未来研究方向尽管已有很多研究证明了减氮配施生物炭对农作物氮素吸收利用的促进作用,但目前仍存在一些问题需要进一步研究解决。
例如,生物炭的制备工艺和性质对其效果的影响尚不清楚,需要进一步的研究和优化。
此外,不同农作物品种对生物炭的响应也需要进一步研究。
最后,生物炭与其他施肥技术的联合利用也值得深入探索。
总之,减氮配施生物炭是一种有效的手段来提高农作物对氮素的吸收利用。
未来的研究应该进一步探索生物炭的制备工艺和配施方式,并继续研究不同农作物品种的响应和生物炭与其他施肥技术的联合利用效果。
生物炭对设施菜地土壤氮素缓控效应研究氮素作为植物生长发育必须的营养元素,在过去的几十年里施用氮肥已经成为提高粮食产量的重要因素。
土壤中的氮素经过挥发、淋溶、地表径流等方式,流失到大气土壤和水体中对于农田环境以及人们的生产生活产生了极大的影响。
因此,使土壤中氮素的淋失减少对于土壤中肥料利用率的提升以及农业生态环境的改善具有积极的意义。
以花生壳为原料,低氧热解(300℃)制备生物炭,采用浓度梯度法,研究了花生壳生物炭对铵态氮(NH4+-N)的吸附特性,并从热力学及动力学角度探讨其吸附机制及影响因素,采用盆栽试验,结合土壤理化性分析方法及Biolog平板法研究了潮土中施用载氮生物炭对土壤肥力与微生物功能多样性的影响。
所得研究结果如下:一、生物炭对铵态氮的吸附性能随溶液NH4+-N初始浓度增加,花生壳生物炭吸附NH4+-N的量增加,当初始浓度接近500 mg·L-1时,吸附趋于平衡,常态下(25℃,pH值=7±0.3)最大吸附量为25.47 mg·g-1。
Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合花生壳生物炭对NH4+-N等温吸附数据,但Langmuir方程回归系数较高,更适宜拟合其等温吸附行为,表明吸附是以单层吸附为主导,同时伴随一定的多层吸附。
花生壳生物炭对NH4+-N的吸附约30 min达到吸附平衡,伪二级动力学方程能较好地描述NH4+-N在生物炭表面的吸附动态;随生物炭投加量的增加,其吸附NH4+-N的量下降,在NH4+-N初始浓度100mg·L-1吸附体系中,其适宜投加量为12 g·L-1,最大吸附率达40%。
生物炭吸附NH4+-N的量随溶液pH值升高而增加,pH<5时,吸附量维持在较低水平,pH值=6-8时,吸附量增加,且稳定在较高水平,pH值>8时,吸附量大幅度提高。
可见,NH4+-N初始浓度、生物炭投加量及吸附体系pH值是影响生物炭吸附性能的重要因素。
二、生物炭的生物毒性效应生物炭基质对于小麦的萌发、生根、发芽、生物量的增长具有促进作用;生物炭浸提液对于小麦的萌发具有明显的抑制作用,对于小麦根、芽的生长具有促进作用;土壤浸提液对于小麦的生长发育具有明显的抑制作用。
三、载氮生物炭对土壤理化性质的影响土壤中施加生物质炭时其理化性质高于单施氮肥时的土壤理化性质,且显著高于不施生物质炭+不施氮肥的土壤。
四、载氮生物炭对土壤微生物功能多样性的影响不同施加生物炭措施中,C2(单施氮肥)处理的AWCD值最高,土壤微生物群落对底物碳源的利用能力显著高于其他处理。
C4(6.6g/kg生物炭与氮肥混合)与C6(13.3g/kg生物炭与氮肥混合)处理下AWCD值最低,说明其土壤微生物群落代谢活性最低,碳源利用能力最
弱,C3(3.3g/kg生物炭与氮肥混合)处理活性相对较高。
综合来说,施用生物炭使土壤中微生物种类减少,优势种群更加分散,这样不利于土壤微生物多样性的保持。
生物质炭施用显著影响了土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性。