生物炭性质虽然稳定,却也并非一成不变,其理化性质会随着时间推移而发生缓慢变化,进而对其功能产生影响。为明确陈化对生物炭理化性质的影响,探明生物炭陈化机制。以稻壳生物炭为试验材料,利用PVC圆柱,在人工气候箱中通过25个周期冻融循环(30℃/10d,-25℃/10d)和淋溶模拟生物炭陈化过程,分析生物炭表观结构、元素组成、氧化程度、吸附能力、pH值、碳酸盐含量等理化性质变化。结果表明:陈化处理破坏稻壳生物炭的表观结构、增加表面孔隙且随处理周期延长破坏程度加剧。C元素含量和C/H比值在25个周期中没有显著变化

【目的】针对云南高原酸性红壤区的研究与应用基础薄弱，特别是针对三七连作土壤改良方面的研究与应用相对较少的情况，本研究以连作5年三七种植地为对象，研究生物炭对土壤理化性质、酶活性、细菌群落结构与三七幼苗存活率的影响，为三七连作地土壤改良与连作障碍消减提供试验依据。【方法】三七连作地生物炭施用量为1 kg/m~(2)，以不施炭为对照(CK)，共17组同地对照试验。对各试验小区土壤理化性质与酶活性进行了测定，利用高通量测序技术分析了细菌群落结构，并调查了三七幼苗存活率。【结果】施加生物炭后，三七连作土壤pH与有机质、铵态氮、有效磷含量显著提高(P0.05)；此外，土壤多酚氧化酶、脲酶的活性显著提高(P0.05)。与对照相比较，施用1 kg/m~(2)的稻壳炭使土壤pH均值提高了1.23，有效磷、铵态氮与有机质含量均值分别提高了29.31 mg/kg、2.35 mg/kg与0.98%，脲酶与多酚氧化酶活性分别提高了0.09 mg/g和2.24 mg/g；高通量测序与生信分析表明，试验组与对照组微生物群落具有明显的分化特征，三七连作土壤细菌的优势菌群为Bacteroidetes，Proteobacteria和Firmicutes，在试验组中占比分别为29.97%、28.26%与19.97%，而在对照组中占比分别为31.61%、25.26%与20.16%。试验组三七幼苗存活率平均达62.46%，而对照组三七零星出苗后全部死亡。【结论】施加生物炭可有效改良三七连作土壤，对其连作障碍问题起到一定的消减作用。本研究为三七种植土壤改良与连作障碍消减提供了试验依据。

热解技术是稻壳有效利用的重要处理方法,其炭、气和油三态产物均具有较高的利用价值。稻壳炭是稻壳热解后产生的固态产物,对环境、农业和新能源等具有重要的影响作用。稻壳炭的理化特性决定了炭产物的利用方式及效果,不同热解温度条件下制得的稻壳炭的理化特性不同,热解温度对稻壳炭理化特性影响较大。对不同热解温度制得的稻壳炭的理化特性进行系统研究有利于稻壳炭的定向制备及高值化利用。为确定热解温度对稻壳炭理化特性的影响作用,在管式炉固定床上制得不同热解温度的炭产物,对稻壳炭工业分析及元素分析、可溶性物质含量、表面官能团和孔结

【目的】研究不同秸秆生物炭对黄壤物理、化学性质和生物活性影响的差异,并对添加不同生物炭的黄壤肥力进行综合评价,以期为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化得到的生物炭为添加材料,以贵州省地带性黄壤为供试土壤,通过室内培养试验,以未添加生物炭处理为对照,分析比较添加量为1%,2%,4%的玉米、水稻和油菜秸秆生物炭处理黄壤体积质量、pH、养分含量和酶活性的变化,通过相关性分析和模糊数学原理计算不同生物炭处理黄壤的综合肥力水平。【结果】与对照相比,生物炭降低了0～10 cm土层土壤的体积质量,其中0～5 cm土层降幅较大(1.54%～8.46%)。添加生物炭使土壤pH明显增大,其中以添加4%油菜秸秆生物炭处理的pH最大,为7.33。土壤有机质、氮磷钾含量对生物炭类型及添加量的响应不同。与对照相比,不同生物炭处理有机质含量增加了146.80%～445.63%;添加4%油菜秸秆生物炭可以显著提高土壤的碱解N含量,较对照升高了31.23%;有效P、速效K和全N、全P、全K含量均随着生物炭添加量的增加而增大,增幅分别为28.04%～134.58%,19.76%～162.48%,13.85%～112.31%,6.25%～43.75%和10.53%～31.58%。与对照相比,添加生物炭可以显著降低土壤的过氧化氢酶活性,提高脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性。由土壤肥力综合指标值(IFI)可知,不同生物炭处理土壤的IFI值为46.09～59.55,均高于对照(IFI 40.11),且IFI随着生物炭添加量的增大而升高,油菜秸秆生物炭处理的土壤肥力水平优于玉米和水稻秸秆生物炭处理。【结论】生物炭对酸性黄壤的体积质量、pH、养分含量和酶活性均具有明显影响,且生物炭类型及其添加量对以上指标的影响存在明显差异。生物炭能明显提高黄壤肥力水平,其中添加4%油菜秸秆生物炭是提高酸性黄壤肥力水平的最优处理。

为探究施用不同原料生物炭对酸性土壤改良及氮素矿化作用和硝化作用的影响，以酸性红壤为供试土壤，添加水稻秸秆、稻壳及木屑3种原料制备的生物炭，开展为期50 d的室内培养试验。设置空白对照（CK）、单施化学肥料（F）、水稻秸秆生物炭+化学肥料（B1）、稻壳生物炭+化学肥料（B2）、木屑生物炭+化学肥料（B3）共5个处理，测定土壤基础理化性质、酶活性及铵态氮与硝态氮含量，分析土壤性质与氮素转化之间的关系。结果表明：水稻秸秆生物炭对土壤pH提高效果高于木屑生物炭和稻壳生物炭，与CK和F处理相比，B1处理使土壤pH提高了0.10和0.64个单位，且B1处理土壤有机质、总氮、速效磷及速效钾含量也均显著高于其他处理。施用肥料（F）和生物炭（B1、B2、B3）显著提高了土壤氮素矿化速率和硝化速率，且不同原料生物炭处理之间存在显著差异。培养50 d后，B1、B2、B3处理平均氮素矿化速率相对于F处理分别降低了81.5%、87.6%和28.1%。与F处理相比，B1、B3处理能固持土壤硝态氮，并分别使硝化速率提高了12.0%和16.0%，而B2处理使硝化速率降低了18.5%。此外，不同生物炭处理的土壤碳氮转化相关酶活性也存在显著差异。不同原料生物炭对酸性红壤理化性质的影响不同，土壤性质的差异可对氮素转化产生影响，合理施用生物炭可固持土壤氮素，减少氮素损失。

为了探讨生物炭施用对华北潮土农田土壤改良及小麦增产的效果,自2011年开始,在华北小麦-玉米轮作典型潮土农田通过设置0(BC0),2.25(BC2.25),6.75(BC6.75),11.25 t/hm2(BC11.25)4个秸秆生物炭处理的田间定位试验,系统研究了施用生物炭对小麦籽粒产量、土壤含水量及土壤理化性状的影响。结果表明,短期施用生物炭对小麦籽粒产量、生物量、土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均无显著性影响,连续施用生物炭9季后,与BCO相比,BC2.25、BC6.75、BC11.25处理小麦籽粒产量分别显著增加24.5%,8.8%,9.1%(P<0.05),小麦生物量分别显著增加18.8%,8.1%和6.1%。而且,随生物炭用量增加,土壤含水量和总孔隙度逐渐增加,容重逐渐降低,与对照相比,BC6.75和BC11.25处理土壤总孔隙度分别显著增加14.1%和26.0%(P<0.05),含水量增加34.4%和42.2%,容重降低10.7%和19.6%。此外,生物炭长期施用BC6.75和BC11.25处理土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均显著高于其他处理,与对照相比,第9季BC6.75处理土壤耕层硝态氮含量显著增加128.7%,BC6.75和BC11.25处理有机碳含量分别显著增加127.9%和179.6%(P

[目的]本文旨在研究梨树枝条在不同温度下裂解所得生物炭的理化性质差异,确定适宜的制备生物炭温度范围,为梨树修剪枝条资源化利用提供新的途径。[方法]以粉碎梨树枝条为原料,在惰性气体包围下,在不同裂解温度(300～900℃)下制备生物炭,研究不同裂解温度对生物炭理化性质的影响。[结果]裂解温度由300℃上升到900℃,生物炭产率由61%显著降低到24%(P<0.05),生物炭中碳含量增加而氮含量显著降低,钾、钙、镁、硼、铁、铜等元素含量均先升高后保持稳定;阳离子交换量随温度的升高先显著下降后保持稳定。红外光谱分析表明随着裂解温度的升高,枝条内O—H和C—H键断裂,形成难降解的芳香烃类物质;扫描电镜分析表明生物炭孔隙度随着裂解温度升高而增加,温度越高,孔数量越多,比表面积越大,700℃下制备的生物炭比表面积相比300℃增加了50%;同时,比表面积及孔体积也随温度的升高而增加,吸附性增强。[结论]制备枝条生物炭时,将裂解温度设置为500～700℃时,元素含量相差不大,微孔和大孔数量基本达到最高水平,吸附性能达到最佳。

为探讨生物炭对设施蔬菜根际微生物及土壤理化性质的影响,试验设置C0(0kg.hm-2)、C1(12500kg.hm-2)和C2(25000kg.hm-2)3个生物炭浓度梯度,研究设施菠菜土壤添加生物炭处理后根际细菌、真菌、放线菌及氨化细菌、好氧自生固氮菌和反硝化细菌等功能性细菌的数量、微生物量C、pH值、氧化还原电位(Eh)、矿质养分含量的变化。结果表明:C1处理菠菜根际细菌、真菌和放线菌、氨化细菌、好氧自生固氮菌及反硝化细菌的数量分别是C0处理的1.06倍、2.18倍、1.17倍、1.47倍、2.94倍和0.38倍,C2处理菠菜根际细菌、真菌和放线菌、氨化细菌、好氧自生固氮菌及反硝化细菌的数...

生物炭用作土壤改良剂受到广泛关注,其对土壤磷素有效性的影响研究较少。本研究通过为期52周的室内土柱淋溶试验研究生物炭对3种类型土壤磷淋溶的影响。以500°C温度下热解30min制得的稻壳炭和该水洗稻壳炭为试验材料,分别以15%的重量比添加到酸性红壤、弱碱性风沙土和碱性盐土中,不加稻壳炭的土壤分别为各自处理的对照。试验测定了淋溶液的磷酸盐累积淋失量、土壤pH值、土壤有效磷含量、酸性磷酸酶活性、中性磷酸酶活性和碱性磷酸酶活性。结果表明:稻壳炭可增加红壤的pH值,但会降低风沙土和盐土的pH值;培养第20周之前,

【目的】探讨生物质炭对烤烟前期生长、根际土壤理化性质及酶活性的影响。【方法】以烤烟K326为供试品种，采用盆栽试验，研究不同用量（0%（对照），0.1%，0.5%，1%，2%，3%）小麦生物质炭施入后对烤烟前期农艺性状、根际土壤理化性质及酶活性的影响。【结果】与对照相比，不同用量的生物质炭对还苗期烟草叶片数、株高、叶绿素含量无显著影响，但是总体上增加了最大叶面积，其中生物质炭用量为3%的处理使烤烟的最大叶面积较对照显著增加了155.3%。不同用量生物质炭总体上增加了团颗期烟草的叶片数、最大叶面积和叶绿素含

【目的】明确降水条件下生物炭对红壤理化性质的影响。【方法】采用室内模拟降水的方法,将以花生壳为原料在400℃热解制备的生物炭施入红壤,在气温25—30℃、单次降水量20 mm条件下进行连续试验约20 d,分析生物炭对施肥和未施肥红壤的速效钾(SAK)、速效磷(SAP)、铵态氮(SAN)、硝态氮(SAN)、有机碳(SOC)、活性铝(SAA)以及pH值在降水前后的变化。共设8个试验处理:未施肥+未施C(CK)、未施肥+1%生物炭(C1)、未施肥+2%生物炭(C2)、未施肥+3%生物炭(C3);施肥+未施C(F)、施肥+1%生物炭(FC1)、施肥+2%生物炭(FC2)、施肥+3%生物炭(FC3)。施...

为初步探讨生物质炭对烤烟生长及根际土壤理化性质的影响,通过盆栽试验,研究了在施用化肥的基础上添加不同量(70,140,210 g/盆)生物质炭对烤烟干物质积累量及根际土壤酶活性、土壤有机质含量、土壤微生物量碳(SMBC)的影响。结果表明:施加生物质炭提高了烤烟生育中、后期干物质积累量,且添加140 g/盆生物质炭处理效果最明显。在烤烟移栽后80 d内,生物质炭抑制根际土壤转化酶活性,但这种抑制作用随着生育期的推进而逐渐减小,至移栽后80 d,添加70 g/盆生物质炭处理的土壤转化酶活性超过了同时期不添加生物质炭的处理;施加生物质炭可以提高烤烟生育后期过氧化氢酶活性,移栽80 d后,土壤过氧化氢...

为探讨连续施用生物炭及生物炭不同用量对土壤肥力及氮肥利用率的影响,在沈阳农业大学后山棕壤新型肥料试验基地(始建于2013年)布置生物炭用量定位试验,设置4个生物炭用量梯度0,1.5,3,6 t·hm-2,研究不同用量生物炭对棕壤理化性质、玉米产量及氮肥利用率的影响。结果表明:生物炭对玉米苗期土壤含水量的影响不大,随着生育期的推进,逐渐表现出其保水性能;添加生物炭可以降低土壤容重,不同用量生物炭处理的土壤容重较NPK处理平均降低了6.04%,且容重随施炭量的增加而降低;施用生物炭可以提高土壤pH值、有机质和

【目的】为了农业可持续发展推进秸秆综合利用及改良盐碱土,研究了连年秸秆与生物炭还田对盐碱土理化性状及水稻产量的影响,并对两种还田方式应用效果进行了比较。【方法】试验在盆栽条件下,采用单因素完全随机设计,设置空白及常规施肥对照(CK0和CK),分别以7500、16 500 kg/hm2(49. 5、108. 9 g/盆)不同量的生物炭与秸秆还田,每一处理连年进行相同量、相同物质还田。【结果】连续4年秸秆还田均显著或极显著降低了土壤的容重,且还田量越大降低幅度越大;生物炭还田差异均不显著;土壤孔隙度变化规律与容重相反。各处理均不同程度的降低了盐碱土pH,且还田量108. 9 g/盆均显著低于49. 5 g/盆,秸秆还田极显著低于相同量的生物炭还田。生物炭还田土壤全盐量均与CK接近,秸秆1、秸秆2还田量与CK相比全盐含量分别降低了31. 6%和10. 8%。连年秸秆还田均极显著提高了土壤碱解氮,但生物炭还田有所降低;各处理均显著或极显著提高了土壤有效磷和速效钾,且以秸秆还田提高的幅度更大;各处理均提高了土壤有机质,生物炭和秸秆均达到极显著水平,秸秆还田量与CK相比分别提高9. 6%和7. 8%。【结论】2种物质还田均以生物炭2、秸秆2处理的产量极显著高于CK,且以秸秆还田高于对应量生物炭还田;秸秆还田的穗数高于对应量生物炭还田;各处理的穗粒数均显著高于CK,相同还田量时以生物炭还田的穗粒数、结实率高于秸秆还田;各处理千粒重均高于CK。连年生物炭和秸秆还田主要通过显著降低盐碱土容重和p H,提高土壤氮磷钾含量和孔隙度导致每穴穗数和穗粒数增加从而实现了增产。相同还田量时,以秸秆还田氮磷钾的农学利用率和偏生产力提高幅度大于生物炭还田,与CK相比增幅均表现为钾肥>磷肥>氮肥。

为探究草炭、蚯蚓粪分别与生物炭混合后在不同茬口中基质特性变化和影响细菌群落结构、代谢变化的驱动因素，为生物炭在无土栽培方面的利用提供理论依据。以黄瓜为研究对象，设计草炭、草炭+生物炭、蚯蚓粪和蚯蚓粪+生物炭4个处理，连续两茬栽培黄瓜，利用单因素、多因素方差分析和冗余分析等方法，探究蚯蚓粪和草炭分别与生物炭混合后基质养分变化及细菌群落结构变化的作用机制。结果表明：1）秋茬中，相较蚯蚓粪和草炭，草炭+生物炭和蚯蚓粪+生物炭处理黄瓜单果质量显著增加。2）秋茬及春茬中，蚯蚓粪+生物炭处理容重较蚯蚓粪处理降低；相较草炭和蚯蚓粪，草炭+生物炭和蚯蚓粪+生物炭处理全氮、有机质含量增加。3）秋茬中，相较草炭，草炭+生物炭处理细菌群落多样性、丰富度和均匀度均增加；不同处理显著影响细菌群落代谢功能；不同基质和不同茬口对基质养分及细菌群落组成多样性存在显著互作效应。4）细菌门水平与基质环境因子间的冗余分析发现，基质中的有机质含量、全氮水平和容重情况是细菌群落结构和多样性变化的关键驱动因素。综上，将草炭和蚯蚓粪分别与生物炭混合可提升基质养分和增加草炭细菌群落丰度及多样性。