施用小麦秸秆炭对灌耕风沙土土壤养分含量及玉米产量的影响

【目的】研究生物炭对灌耕风沙土改良效果。【方法】以灌耕风沙土为供试土壤,小麦秸秆炭为供试材料,采用田间定位试验,设置4个处理,分别为(1)不施炭(CK);(2)67.5t/hm2生物炭;(3)112.5t/hm2生物炭;(4)225.0t/hm2生物炭。玉米生长后期测定产量,采集土壤分析相关养分指标。【结果】0~20cm和20~40cm土层,与对照相比,施用小麦秸秆炭对灌耕风沙土土壤pH值影响不明显。与对照相比,施用小麦秸秆炭能够显著增加灌耕风沙土土壤全氮、有机质、速效氮及速效钾含量,在0~20cm土层分别增加了14.5%~29.6%,、48.9%~89.5%、28.7%~93.5%、6.9%~31.3%。在20~40cm土层分别增加了38.1%~56.0%、24.9%~40.1%、30.8%~68.1%、15.6%~45.2%。施用小麦秸秆炭处理能够明显增加玉米产量,增产了28.7%~49.2%。【结论】施用小麦秸秆炭能够提高灌耕风沙土的土壤肥力,增加作物产量。

小麦秸秆生物炭稳定土壤中金属镉及微生物群落响应

将小麦秸秆生物炭(WSB)投加至镉(Cd)污染土壤中,考察了WSB对土壤中Cd存在形态、土壤理化性质和土壤微生物群落及功能基因的影响。实验结果表明:WSB对土壤弱酸可提取态Cd的去除率为34.20%;添加WSB后,土壤pH由7.68上升至9.07,氨氮含量由70.12 mg/kg降低至40.76 mg/kg,硝态氮含量由107.21 mg/kg增加至143.85 mg/kg,土壤阳离子交换量(CEC)由14.59 cmol/kg增加至19.93 cmol/kg,土壤有机碳(SOC)含量由7.00%增加至12.23%。土壤微生物群落分析结果表明,添加WSB有利于提高土壤微生物群落的多样性,同时能够促进与土壤碳循环和重金属去除相关的微生物功能基因响应。

小麦秸秆生物炭对土壤中Pb污染的钝化研究

为揭示小麦秸秆生物炭不同添加比例对土壤中重金属Pb的钝化影响,本文取云南国土资源职业学院校区酸性土壤,以质量比2%、5%和10%分别添加600℃下制备的小麦秸秆生物炭,并在培养10天、30天和50天后取样分析土壤pH值和重金属Pb四种形态变化。结果表明:在相同的培养时间,添加量越大,土壤pH值越大。土壤钝化时间越长,土壤中pH值也呈现逐渐增大的趋势。生物炭添加量对土壤中Pb的钝化影响较大,显示随着T600添加比例增加,土壤中重金属Pb可交换态、可氧化态和可还原态含量呈逐渐降低趋势,当添加量在10%,培养50d时,Pb残渣态最大达69.27%,钝化效果最好。

小麦秸秆生物炭添加对养殖池塘底泥重金属的原位修复

养殖底泥作为池塘环境的载体之一,其污染情况直接影响水产品的质量。为保证水产品质量和人体健康,本研究用小麦秸秆生物炭作为修复剂原位添加到受重金属污染的底泥中,辅以薄膜梯度扩散装置(DGT),评估小麦秸秆生物炭添加后在水产品养殖的各个时期,生物体内重金属累积浓度、危险系数、生物有效性和沉积物-水界面扩散通量的变化。结果表明,小麦秸秆生物炭的添加使水产品体内累积的重金属下降15%~55%,4种重金属累积浓度总体下降率顺序为Cd>Pb>Cr>Cu,底栖生物的下降率均高于鱼类,Pb和Cd在生物幼苗期达到39%的最大下降率,Cu和Cr的下降率最大值发生在生长期,其下降率分别为40%和24%。重金属目标危险系数(THQ)下降率范围在15%~55%,与重金属浓度累积下降率相近。在小麦秸秆生物炭原位修复期间,孔隙水中4种重金属有效态浓度在幼苗期下降最快。修复完成时,Cu、Pb、Cd、Cr 4种重金属有效态浓度分别下降了21%、48%、71%、19%。对修复期间沉积物-水界面处各重金属表观扩散通量进行计算的结果表明,底泥中小麦秸秆生物炭的添加加强了底泥作为汇的功能,有助于水体中的重金属向养殖底泥中沉积并且有利于降低水生生物体内的重金属含量。

玉米和小麦秸秆生物炭对四环素吸附效果研究

试验测定了玉米和小麦秸秆生物炭对四环素的吸附能力。采用单因素法,探讨了吸附剂添加量、吸附时间、pH值、温度、MgCl2以及吸附等温线等因素对吸附试验的影响。结果表明,玉米和小麦秸秆生物炭的添加量均为250 mg、吸附时间均为1 h;碱性环境对吸附均有明显抑制作用,中性环境对吸附效果抑制作用均明显减小,而酸性环境对吸附作用几乎无影响;MgCl2对吸附均有抑制作用;等温吸附过程都遵循Langmuir方程。此外,不同的是,温度对玉米秸秆生物炭的吸附效果无明显影响,而小麦秸秆生物炭在低温条件下吸附效果好低温条件下。

玉米和小麦秸秆生物炭对土壤重金属污染修复实验研究

为揭示不同秸秆生物炭对土壤中重金属污染修复的效果和机理,文章取矿山附近农田酸性土壤,以质量比5%分别施加玉米秸秆生物炭(maize biochar,MBC)和小麦秸秆生物炭(wheat biochar,WBC),并在培养10、25、40、55 d后取样分析土壤物理、化学性质和重金属形态变化,比较2种生物炭对Hg、Cd、Pb单一和复合污染土壤的修复效果。结果表明:施加2种生物炭均使土壤pH值、电导率显著提升;WBC对Hg的修复效果更好,MBC对Cd、Pb的修复效果更好,说明对Hg固化的主要作用可能是与官能团的络合反应,对Cd、Pb固化的主要作用可能是沉淀与阳离子交换吸附作用;Hg、Cd在单一污染土壤中修复效果更好,Pb在复合污染土壤中修复效果更好,3种重金属元素复合污染土壤的修复中,竞争吸附对Hg、Cd起抑制作用,对Pb起促进作用。

饲料添加小麦秸秆生物质炭对肉鸡生长、屠宰性能和脂质代谢的影响

旨在研究小麦秸秆生物质炭对肉鸡生产性能、屠宰性能和脂质代谢的影响。试验选用100只22日龄、健康状况良好、体重670 g左右的罗斯308肉鸡,随机分成4组。对照组饲喂基础日粮,试验组分别饲喂添加1%、5%和10%小麦秸秆生物质炭的基础日粮,试验期33 d。结果表明:1)与对照组相比,添加5%的小麦秸秆生物质炭肉鸡的平均日增重增加10.12%(P<0.05);胸肌率提高23.42%(P<0.05);添加5%和10%的小麦秸秆生物质炭肉鸡的腹脂率分别降低31.44%和23.02%(P<0.05);试验组肉鸡的料重比均在一定程度上低于对照组,但无显著差异(P>0.05);2)与对照组相比,添加5%的小麦秸秆生物质炭显著降低肉鸡血清总胆固醇含量(P<0.05);试验组显著降低肉鸡血清三酰甘油含量(P<0.05),但对肉鸡血清葡萄糖、低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇含量没有显著影响(P>0.05);3)虽然添加小麦秸秆生物质炭增加了单位饲料成本,但添加1%和5%小麦秸秆生物质炭试验组每千克肉鸡增重饲料成本分别比对照组降低8%和6%。因此,饲料添加一定量的小麦秸秆生物质炭可以减少肉鸡腹脂沉积,降低血清总胆固醇和三酰甘油含量,在一定程度上有助于改善肉鸡的屠宰性能和生产性能。

不同质地潮土施用小麦和玉米秸秆生物质炭对玉米养分吸收和根际土壤胞外酶活性的影响

【目的】生物质炭施用于农田土壤中能够改善土壤肥力,并提高作物生产力,而该效应受到土壤条件和生物质炭条件的限制。针对不同土壤条件探究适宜的生物质炭利用方式,对促进农业生产具有重要意义。【方法】采用盆栽试验,以壤质和粘质两种质地的潮土为研究对象,分别施用玉米秸秆炭(MBC)和小麦秸秆炭(WBC)两种生物质炭,并以不施用生物质炭的处理为对照(CK)。测定各处理玉米苗期生长、生理抗性和养分吸收差异,并分析各处理根际土壤理化性质和胞外酶等活性。【结果】1)与CK相比,壤质潮土中,WBC处理下玉米地上部生物量显著增加了43.7%,总根长显著增加34.3%,而MBC处理没有显著影响。粘质潮土中,WBC和MBC对玉米生物量和根系构型均影响较小。2) WBC和MBC在壤质和粘质潮土中显著降低了苗期玉米叶片中MDA含量,降低幅度在32.7%~55.3%,且两种生物质炭之间没有显著差异;粘质潮土中,MBC处理显著提高了玉米叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,壤质潮土中,WBC和MBC处理对SOD活性均没有显著影响。3)壤质潮土中,生物质炭对苗期玉米地上部氮含量没有显著影响,而对作物全磷和全钾含量有显著促进作用,WBC处理的地上部全磷和全钾含量分别比对照显著提高23.5%和28.7%,且显著高于MBC处理。在粘质潮土中,WBC和MBC处理对地上部全氮和全磷含量均没有显著影响,而MBC处理提高了全钾含量。4)在壤质和粘质潮土中施用生物质炭均改善了根际土壤理化性质。与对照相比,壤质潮土中MBC处理的土壤速效磷含量显著增加了25.4%;粘质潮土中WBC和MBC处理速效磷含量均显著增加了15.03%,并且显著提高了阳离子交换量(CEC)。生物质炭处理提高了根际土壤胞外酶活性,在粘质潮土中WBC和MBC处理的胞外酶活性没有显著差异,而在壤质潮土中WBC处理的酶活性高于MBC处理。【结论】施用生物质炭能够调控根际土壤酶活性,提高有效磷含量,改善玉米根系构型,提高苗期玉米养分吸收并增加生物量。生物质炭的施用效果在壤质潮土中比粘质潮土中更好,小麦秸秆炭效应优于玉米秸秆炭。

小麦秸秆生物炭对铅离子的吸附性能及小白菜中铅累积含量的影响

为探究小麦秸秆生物炭对重金属铅的吸附性能及吸附后对重金属的固定效果,开展了240℃热解小麦秸秆制备的生物炭对铅离子的吸附性能和对土壤中铅离子的固定效应及小白菜中铅累积含量的影响试验。结果表明,小麦秸秆生物炭对铅离子以化学吸附为主要过程,在298.15 K和323.15 K条件下的平衡吸附量分别为45.02 mg/g和51.05 mg/g;通过小白菜种植试验,生物炭在土壤中添加量大于1%时,小白菜含铅量小于0.1 mg/kg,且小白菜中铅含量随着生物炭用量的增加而减少,为解决铅离子污染的土壤问题提供了基础数据。

小麦秸秆生物质炭与猪粪施用对小白菜镉吸收和生长的影响

[目的]本文旨在探讨小麦秸秆生物质炭和猪粪对镉(Cd)污染土壤的修复效果。[方法]采用盆栽试验,研究了施用WB(小麦秸秆生物质炭30 g·kg^(-1)土壤)、PB(猪粪30 g·kg^(-1)土壤)、HW(小麦秸秆生物质炭20 g·kg^(-1)土壤和猪粪10 g·kg^(-1)土壤)、HP(小麦秸秆生物质炭10 g·kg^(-1)土壤和猪粪20 g·kg^(-1)土壤)和WP(小麦秸秆生物质炭和猪粪分别为15 g·kg^(-1)土壤)不同处理对Cd污染土壤中小白菜Cd吸收及小白菜生长的影响。[结果](1)与对照相比,不同施加小麦秸秆生物质炭和猪粪处理均降低土壤有效态Cd含量,HW处理对降低土壤有效态Cd含量的效果最好,小白菜生长60 d后土壤有效态Cd含量比对照降低63.31%。(2)与对照相比,WP处理对降低小白菜茎、叶中Cd含量及小白菜Cd的富集系数效果最佳,小白菜生长60 d后WP处理的小白菜茎、叶中Cd含量分别为0.291 mg·kg^(-1)和0.152 mg·kg^(-1),WP处理的小白菜Cd富集系数比对照降低59.02%;HP处理对降低小白菜Cd的转运系数效果最好。(3)不同施加小麦秸秆生物质炭和猪粪处理均可以促进小白菜生长,不同处理中小白菜的自然伸展高度、叶片开展度和植株鲜质量均明显高于对照处理,其中PB处理效果最好。(4)PB处理对提高小白菜抗氧化能力效果最佳,小白菜生长60 d后叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别是对照处理的1.46倍、1.76倍和2.02倍。[结论]小麦秸秆生物质炭和猪粪的联合施用降低土壤中Cd的生物有效性,减少小白菜对Cd的吸收;而且施加小麦秸秆生物质炭和猪粪均可以促进小白菜生长,增强小白菜抗氧化性能。

小麦秸秆生物炭研究现状综述

随着农业生产活动的不断发展,小麦秸秆的数量也不断在增加.与此同时,很多研究开始关注低成本原材料制备活性炭或生物炭,而小麦秸秆碳元素含量高且和无机物含量低,可用作制备活性炭或生物炭的原材料.针对小麦秸秆生物质炭的制备、改性及其应用,本文从四个方面综述了小麦秸秆生物质炭的制备、改性及其应用研究.对文中涉及到的小麦秸秆生物质炭的制备、微生物负载改性、污水处理应用方面等基本概念做了阐述.同时,介绍了小麦秸秆生物质炭目前的研究现状,为随后的研究奠定了基础.通过本文的研究,可以优化制备过程,制备高吸附性能秸秆炭,表征分析秸秆炭的性质,系统研究其对污水的处理效果.

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg^(-1);低生物质炭B1:8 g·kg^(-1);中生物质炭B2:24 g·kg^(-1);高生物质炭B3:48 g·kg^(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg^(-1),B1 0.444mg·kg^(-1),B2 0.142 mg·kg^(-1),B3 0.207 mg·kg^(-1)。低生物质炭(8 g·kg^(-1))和中生物质炭(24 g·kg^(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg^(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。

生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响

为了探究生物炭混掺量对不同配比沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响,采用室内土箱模拟试验,设置4个生物炭混掺水平(生物炭、土壤质量百分比分别为0、1%、2%、5%(B0、B1、B2、B5))和4个沼液配比水平(沼液、水体积比分别为0、1∶8、1∶6、1∶4(Z_(0)、Z_(1∶8)、Z_(1∶6)、Z_(1∶4))),探求小麦秸秆生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤持水性能、土壤饱和导水率和土壤湿润体特征的影响。结果表明:土壤持水性能随生物炭混掺量和沼液配比的增大而提升;Van Genuchten模型能够准确拟合各处理土壤水分特征曲线;生物炭混掺和沼液灌溉可以增加土壤孔隙度和毛管孔隙度;土壤饱和导水率随生物炭混掺量的增加呈先降低后升高的趋势,随沼液配比的增大而趋于减小;幂函数能够准确描述不同处理湿润锋运移距离与灌水时间的关系;生物炭混掺量为5%时,湿润锋垂直向下运移距离增大,垂直向上和水平方向运移距离减小,存在深层渗漏可能;湿润锋运移距离、湿润体体积、土壤高含水率分布区域面积均在生物炭混掺量为2%、沼液配比为1∶4时结果最优。综合考虑各项指标,处理Z_(1∶4)B_(2)的生物炭混掺量和沼液配比能够使间接地下滴灌下的粉壤土获得较好的土壤水力特性。

尿素和生物质炭对茶园土壤pH值及CO_2和CH_4排放的影响

为明确生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,利用室内培养试验,研究了在施氮(N1)和不施氮(N0)条件下,不同小麦秸秆生物质炭添加量(B1,10 g·kg^(-1);B2,30 g·kg^(-1);B3,50 g·kg^(-1))对茶园土壤pH值、CO_2和CH_4排放的影响。结果表明,添加生物质炭显著提高了茶园土壤pH值(P<0.05),生物质炭施加比例越高,土壤pH值提高幅度越大,处理组N0B1、N0B2和N0B3土壤平均pH较对照组CK(氮和生物质炭都不施)分别提高了0.18、0.53、1.06个单位,生物质炭添加量为3%(B2)时,短期内可达到提高土壤pH值、改良酸化土壤的效果;CO_2和CH_4的累积排放量随着生物质炭添加比例的升高而增大,且显著高于对照组CK(P<0.05)。施加尿素短期内显著提高了土壤pH值(P<0.05),并促进了CO_2的排放,但对CH_4的排放无显著影响。与单施生物质炭相比,生物质炭与尿素共施时土壤pH提高幅度更大,CO_2累积排放量提高程度也更为显著,而CH_4的排放得到抑制,但仍显著高于对照组CK(P<0.05)。生物质炭的添加在提高土壤pH值的同时也会增加CO_2和CH_4的排放量,增大环境风险,但当土壤酸化程度较轻时,可适当施加低量生物质炭,在缓解土壤酸化状况的同时尽可能地减少温室气体的排放量。

添加小麦秸秆生物质炭对猪粪堆肥腐熟程度及温室气体排放的影响

以猪粪堆肥为对象,研究添加小麦秸秆生物质炭对猪粪高温好氧堆肥腐熟程度和温室气体排放的影响。结果表明,在整个堆肥腐熟过程中,纯猪粪、猪粪与生物质炭分别以12∶1、5∶1和2.3∶1比例混合的堆体达到的最高堆肥温度分别为44℃、58℃、63℃、60℃,其中5∶1和2.3∶1比例混合的处理均比12∶1处理提前2天进入高温腐熟阶段,并且提前5天完成腐熟过程;12∶1和5∶1生物质炭处理可显著降低堆体的EC值,但高比例(2.3∶1)添加下EC值超出堆肥安全施用范围;与CK相比,添加生物质炭处理堆体NH4+-N含量较对照提前11天降到最低值并趋于稳定;堆肥结束时,生物质炭添加比例为12∶1、5∶1和2.3∶1堆体的NO3--N含量分别比对照提高了53.70%、148.36%和27.61%。且堆肥结束后添加生物质炭12∶1、5∶1和2.3∶1比例的堆体全氮损失率较对照分别降低32.07%、60.78%和50.18%;添加生物质炭显著降低堆体CH4排放总量82.03%~96.93%;5∶1和2.3∶1处理的CO2排放总量较对照显著降低20.21%和41.10%,而12∶1处理与CK相比无显著性差异;12∶1和5∶1处理的N2O的排放总量较CK显著提高66.61%和50.11%,而2.3∶1处理比CK显著降低了40.87%。

生物炭固定化硫酸盐还原菌对镉污染土壤的钝化修复

为了探讨生物炭固定化硫酸盐还原菌对镉(Cd^(2+))污染土壤的钝化修复效果,以制备的小麦秸秆生物炭为载体固定硫酸盐还原菌,研究不同修复剂生物炭(XM700)、硫酸盐还原菌(SRB15-3-2)和生物炭固定化硫酸盐还原菌(IBXM700)对Cd^(2+)污染土壤的钝化修复效果.结果表明,与XM700组和SRB15-3-2组相比,IBXM700组的修复效果最好(p<0.05),不同Cd^(2+)浓度污染土壤修复45 d后,与CK组对比,IBXM700组Cd可交换态含量显著降低了31.26%,残渣态含量提高了91.20%;同时,IBXM700组土壤pH值提升0.37,速效磷、速效钾含量分别提升了37.86%、57.29%,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别提升了50.22%、52.45%、11.61%和28.03%.研究表明,IBXM700能够有效钝化修复Cd污染土壤,提升土壤肥力,在土壤修复领域具有很大潜力.

生物质炭对设施连作土壤性质及黄瓜生长和产量的影响

以设施黄瓜连作土壤为研究对象,采用盆栽试验分别研究了低量施用花生壳炭和小麦秸秆炭处理对土壤理化性状和黄瓜生长的影响。试验采用完全随机区组设计,分别设0.25%(w/w)(PB1)、0.50%(PB2)和1.00%(PB3)的花生壳炭以及0.25%(WB1)、0.50%(WB2)和1.00%(WB3)的小麦秸秆炭6个施炭处理,以不添加生物质炭处理(B0)为对照。春秋两季栽培试验结果表明:与对照相比,施用生物质炭处理可提高土壤肥力,改善土壤酶活性,增加黄瓜产量。生物质炭处理后连作土壤中速效氮、速效磷、速效钾及有机质含量显著高于对照;土壤脲酶和过氧化氢酶活性显著升高,而蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与对照相比差异不显著。生物质炭处理可显著增加黄瓜主茎最大叶叶面积、茎粗、地上部生物量和产量。其中WB1处理条件下黄瓜增产效果最好,春季商品瓜前期产量和总产量分别比对照增加26.11%和14.87%,秋季商品瓜前期产量和总产量分别比对照增加20.62%和25.38%,显著高于其它处理。此外,生物质炭处理还可以显著提高盛瓜期黄瓜的粗蛋白、可溶性糖和维生素C含量。因此,适量施用生物质炭可改善设施土壤微生态环境,增加土壤肥力和酶活性,提高黄瓜产量。实验中以0.25%小麦秸秆炭(折合5.63 t hm^(-2))处理条件下黄瓜增产效果最好。