秸秆生物炭对黑土区坡耕地生产能力影响分析与评价

采用径流小区试验,选取不施用生物炭(CK)、生物炭施用量25 t/hm^2(T1)、50 t/hm^2(T2)、75 t/hm^2(T3)和100 t/hm^2(T4)5个处理,分析生物炭施用量对土壤理化性质、持水能力、水土保持效应、节水增产效应等能够反映土地生产能力的指标的影响,建立基于Gumbel Copula函数的不同生物炭施用量下黑土区坡耕地生产能力评价模型,结果表明:随着生物炭施用量的增加,土壤容重降低,孔隙度增大,养分分布更为均匀,土壤有效P、速效K、pH值和有机质含量呈线性递增趋势,土壤铵态N含量呈指数增长;土壤饱和含水率、田间持水量、凋萎系数和有效水最大含量均与生物炭施用量正相关,且高施炭量处理对于土壤水分的影响程度明显高于低施炭量处理;随着生物炭施用量的增加,年径流深和土壤侵蚀量均呈线性递减,减流率和减沙率均呈对数函数递增,而大豆产量和水分利用效率则先增后减,呈抛物线型变化。基于Gumbel Copula函数计算的土地生产能力评价结果较为理想,计算的土地生产能力指数随生物炭施用量的增加呈"S型"曲线递增,土壤理化性质、持水能力和水土保持效应指数均呈线性递增,而节水增产效应指数则呈抛物线型先增后减。

生物炭对草甸黑土物理性质及雨后水分动态变化的影响

为探明生物炭对草甸黑土物理性质及雨后水分动态变化的影响,在大豆全生育期生长条件下,研究了东北黑土区草甸黑土5种生物炭添加量(0、25、50、75、100 t/hm2)下土壤物理性质(包括:土壤水分特征曲线、土壤含水率常数、土壤水分扩散率)和单次降雨土壤含水率变化特征,分析了生物炭对黑土区草甸黑土耕层土壤持水能力及雨后水分动态变化的影响。结果表明,施用生物炭能降低土壤残余含水率,增加土壤饱和含水率和田间持水量,其中对残余含水率的影响最显著,100 t/hm^2生物炭处理使残余含水率最多降低27.6%;施用生物炭能明显降低土壤水分扩散率,随生物炭添加量的增加依次比对照组减少34.8%、37.5%、71.4%和58.9%;在单次降雨过程中,施用生物炭能减小土壤含水率的变化幅度,使土壤含水率在降雨之后更快地由迅速下降期进入缓慢下降期,并能明显提高缓慢下降期对应的土壤含水率;施用生物炭可以提高大豆产量,以75 t/hm^2生物炭处理最高。研究结果可为黑土区农业水土资源高效利用与保护提供理论依据。

生物炭对黑土区坡耕地水土保持及大豆增产效应研究

针对东北黑土区坡耕地水土流失严重,农业用水量不足的问题,研究生物炭对该地区的水土保持及作物增产效应,并寻求最优生物炭施用量。2015年,以黑龙江农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对象,研究不同生物炭施用量对大豆生育期土壤水分动态、表径流、土壤侵蚀、产量和作物水分利用效率的影响。结果表明,生物炭对坡耕地水土保持及大豆节水增产有较好的效果,其中对于水土保持方面,生物炭施用量越高,水土保持效果越好;而对于大豆产量与水分利用效率方面,则生物炭施用量为75 t/hm^2的处理效果最为明显。

新型功能化改性生物质吸附剂的制备及其对重金属铜的吸附性能研究

为有效解决自然水体中重金属污染的问题,以来源广泛、成本低廉、可再生的废弃生物质材料(花生壳、玉米芯、白果壳、树皮等)为基体,通过表面预处理、高温炭化以及后功能化改性(包括硫酸、硝酸、柠檬酸、高锰酸钾活化)等工艺制备了一系列高效多孔生物吸附剂材料。结果表明,经过高锰酸钾氧化改性的生物吸附剂(花生壳、玉米芯、白果壳、树皮)对重金属铜的吸附率最高,分别达到79.4%、65.3%、83.9%、71.8%,与原始生物材料吸附效果相比,吸附容量显著提高了66.2%、53.7%、70.7%、53.1%。同时,优化了高锰酸钾改性吸附剂对铜的吸附条件(时间、温度、pH)。经过结构特性表征分析,改性后的吸附剂相较于改性之前生物材料比表面积更大、孔隙结构更多,较大幅度提升了对于重金属离子的吸附能力。该研究所开发的高效生物质吸附剂为环境中重金属离子的消除以及资源化利用提供了一种廉价高效的新方法、新思路,同时也提供了一种绿色高效处理农林业废弃物的途径。

黑龙江西部玉米调亏灌溉评价——基于熵权的模糊物元模型

为合理地评价出黑龙江西部玉米调亏灌溉模式下最佳的处理方案,通过测筒试验,对玉米单生育阶段、连续生育阶段和全生育期进行不同程度的水分亏缺处理,并将熵值理论与模糊物元模型相结合,取得了较好的效果。本研究可为黑龙江省农业水资源的合理高效利用提供技术支持。