生物炭肥对易感根结线虫病烤烟根际菌群和理化性质的影响

为明确生物炭肥对烟草根结线虫病及根际土壤的影响,通过田间试验研究拌塘施用不同量生物炭肥对烟草根结线虫病株根际土壤的影响。结果表明,常规施肥减量10%拌塘施用酵素生物炭肥能够显著降低烟草根结线虫病的病情指数,其中酵素生物炭肥施用量为350 g·株^(-1)时,根结线虫病防治效果较好,防治效果达23.98%,且烟株农艺性状表现较好;根际土壤中过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性较高,酚酸物质含量降低,化感自毒作用减弱。各处理土壤真菌数量均随生育期的推进呈先增高后降低趋势,其中酵素生物炭肥施用量为350 g·株^(-1)时,根际土壤中的细菌量随生育期推进逐步降低。各生育期土壤中均表现为真菌数量较高,细菌数量较低,真菌/细菌值较高,说明在烟草种植中,减量施肥10%同时拌塘施用酵素生物炭肥350 g·株^(-1)能提高土壤中真菌数量,降低土壤中细菌数量,显著提高土壤肥力及土壤酶活性,为生物炭肥对易感根结线虫病根际微生态调控提供了科学依据。

不同原材料生物炭基渗融尿素肥的养分迁移转化机制研究

【目的】研究对比不同原材料生物炭基渗融尿素肥(Biochar-based infiltrated urea fertilizer,BIUF)的成肥及养分释放特性,探讨渗融法制肥中生物质种类、热解温度、表面官能团含量对肥料颗粒释放机制的影响,为BIUF缓释性能的进一步优化提供理论指导。【方法】以稻壳炭(Husk biochar,HB)、松子壳炭(Pine nut biochar,PNB)、油茶壳炭(Oil-tea biochar,OTB)、花生壳炭(Peanut biochar,PB)和尿素颗粒为原料,采用渗融法制备BIUF,利用万能压力试验机、扫描电子显微镜、热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对其成型特性和养分迁移机制进行研究。【结果】生物炭颗粒的表观形貌及孔壁厚度影响BIUF的物理性能,与易碎薄片化的生物炭颗粒相比,蜂窝状的生物炭颗粒结构更利于提高BIUF的物理机械性能,抗破碎性能提升1.7~2.3倍。生物炭表面的官能团含量影响BIUF的缓释性能,炭表面的—COOH、—C=O和—OH等官能团与尿素生成稳固的化学态尿素,而链式脂肪醇上的—OH与尿素发生醇解反应,造成BIUF肥力下降,释放周期缩短40%~50%。蜂窝状的稻壳炭孔隙结构复杂、含氧官能团丰富以及链式脂肪醇含量低,所制备的花生壳炭基渗融尿素肥具备优异的抗破碎性能,养分释放周期延长90%以上,具备良好的释放性能。【结论】不同生物炭独特的理化性质具备良好的养分吸附性,通过提高热解温度、延长热解时间可提升生物质材料的炭化程度,所制备的BIUF具备优异的物理性能以及一定的缓释性能,对农业的可持续发展具有积极影响。

生物炭肥对土壤理化性质及马铃薯抗病性的影响

为验证生物炭肥对东川“红土地”土壤理化性质及马铃薯抗病性的影响,采用塘施和墒面撒施2种方式开展生物炭肥在马铃薯上的应用效果研究。结果显示,播种前施用生物炭肥可显著减缓马铃薯种植后土壤pH的下降,加速土壤有机质的降解,减缓土壤中水解性氮和有效磷含量的下降,显著增加土壤速效钾含量,提高马铃薯茎粗和植株覆盖度,显著提高马铃薯抗晚疫病、青枯病和疮痂病能力,显著提高马铃薯单株结薯数、单薯均重、单株产量、产量。施用2000 kg/hm^(2)的生物炭肥,采收后pH降幅比CK减少76.12%,有机质降解率比CK提高34.29%,水解性氮含量降幅比CK少74.72%,速效钾增加量是CK的2.85倍,对马铃薯晚疫病的防效为51.18%,马铃薯产量为37.02 t/hm^(2);塘施1000 kg/hm^(2)的生物炭肥有效磷含量降幅比CK低20.41%,对青枯病和疮痂病的防效分别为60.38%和54.78%。由此可知,生物炭肥用量越高越有利于土壤理化性质改良、提高马铃薯抗晚疫病能力和产量;将生物炭肥塘施更有利于提高马铃薯抗青枯病和疮痂病能力。

施用生物炭肥对黄连木生长及光合特性的影响

黄连木(Pistacia chinensis Bunge)是中国重要的能源树种,具有巨大的开发利用价值。通过黄连木人工林施用生物炭肥试验,探讨了黄连木生长和光合生理特性对生物碳肥输入的响应,结果表明:与对照相比,各生物炭肥处理对黄连木生长特性都有不同程度的提高,其中地径、树高、冠幅、比叶面积平均高于对照30.09%、55.08%、23.07%、25.03%,但不同处理之间差异不显著,说明生物炭肥对黄连木生长有促进作用,但与施用量相关性不紧密。通过光合试验发现,不同炭肥处理黄连木光合速率Pn值平均高于对照14.25%,除胞间CO2浓度(Ci)外,黄连木叶片的气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(wue)各处理都高于对照,说明各生物碳肥都能在一定程度上提高光能利用率和水分利用效率。黄连木最大荧光效率(Fv/Fm)在不同生物炭肥处理间没有显著差异(P>0.05),其中T2处理的Fv/Fm值最大为0.750,略高于对照。PsⅡ(Photosystem II)的活性(Fv/Fo)也是T2处理最高,且显著高于对照,平均值比对照增加14.73%,达到3.006。除T2处理的可变荧光Fv值显著高于对照外,其它各叶绿素荧光参数在处理间的差异都不显著(P>0.05)。综合而言,适量的生物炭肥(T2处理)有利于提高黄连木的Pn值以及叶片Fv/Fm和Fv/Fo值,有效改善黄连木的光合生理特性,进而促进植株生长。

利用生态炭肥修复土壤防治烟草根结线虫病与黑胫病

烟草根结线虫病与黑胫病的发生流行与土壤微生态环境关系密切。为明确生态炭肥对土壤微生态的调节作用及防病效果,选择洛阳烟区连作4年且根结线虫病和黑胫病危害严重的旱地烟田,进行了生态炭肥修复土壤、改善土壤微生态环境、防治烟草根结线虫病与黑胫病的田间试验,并比较了生态炭肥、植物源杀线剂、化学农药噻唑膦、生物农药阿维菌素等的防病效果。结果表明:1移栽时用施生态炭肥M-20(300 kg/hm^2)、生态炭肥EC-10(150 kg/hm^2)、植物源杀线剂(30 kg/hm^2)能够极显著增加土壤细菌、放线菌数量及提高土壤蔗糖酶活性,其修复土壤微生态环境的效果优于噻唑膦(30 kg/hm^2)和阿维菌素(45 kg/hm^2);2不同处理采收末期对烟草根结线虫病的防效依次为生态炭肥EC-10(80.53%)>植物源杀线剂(75.69%)>生态炭肥M-20(75.46%)>噻唑膦(61.92%)>阿维菌素(26.71%)。同时,生态炭肥M-20、生态炭肥EC-10和植物源杀线剂对黑胫病的防效极显著高于其他处理。因此,利用生态炭肥可修复土壤并在一定程度上防治烟草根结线虫病和黑胫病。

生物炭肥对毛竹林下三叶青叶绿素含量、光合与荧光特性的影响

三叶青(Tetrastigma hemsleyanum)是特有的民间药用植物,开发利用潜力巨大。通过对毛竹林下三叶青施用生物炭肥试验,研究了三叶青叶绿素含量、光合与荧光生理特性对生物炭肥输入的响应。结果表明,施加生物炭肥对三叶青叶绿素a、叶绿素b含量及类胡萝卜素都有显著影响,通过光合测定发现,不同炭肥处理三叶青光合速率Pn值平均高于对照5.51%,各处理中以T2处理Pn值和水分利用效率(WUE)最高,都显著高于对照,而T3处理则低于对照。而各处理的胞间CO_2浓度(Ci)气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)都呈现出T3>T2>T1>CK。不同炭肥处理对三叶青的最大光化学效率(Fv/Fm)具有显著影响,但对其他荧光参数都无显著影响。T2处理的PSⅡ实际光化学效率(Y(II))、非调节性能量耗散量子产量(Y(NO))、相对电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(qN)相对高于各其他处理和对照,T3处理的各荧光参数则较低,说明适量的生物炭肥处理可有效改善三叶青的光合荧光特性,施肥量太高则不利于植物的生长和光合作用的提高。

生态炭肥防治烟草青枯病及其土壤微生态学机理分析

在烟草移栽时穴施不同生态炭肥,研究了生态炭肥对烟草青枯病的防治效果,并分析生态炭肥处理对烟苗移栽后根围土壤有机碳含量(SOC)、土壤淀粉酶、蔗糖酶、纤维素酶活性以及土壤可培养细菌数量的影响。结果表明:(1)3种生态炭肥处理均能显著提高烟株对青枯病的抗性;(2)施用生态炭肥后1周、8周、17周烟株根围SOC、土壤蔗糖酶、淀粉酶和纤维素酶活性均极显著高于CK;(3)施用生态炭肥后能够明显增加土壤可培养细菌数量,其变化趋势与土壤SOC、3种土壤转化酶活性变化趋势极其一致;(4)相关分析表明,土壤有机碳含量与土壤可培养细菌数量、纤维素酶、蔗糖酶和淀粉酶活性均存在较高正相关,且随着植物生长其相关性逐步增强,而青枯病病情指数则与上述5个测定指标呈极显著负相关。

炭-肥互作对芥菜产量和肥料利用率的影响

进行了生物质炭-化肥互作试验,探究炭-肥互作对红壤养分、芥菜产量、肥料利用率的影响。采用盆栽试验,设置空白对照组CK(不加炭,不施肥)、加炭组(施加5%的稻壳炭),按照化肥投入量的递减率为0、15%、30%、45%,依次标记为RFC0、RFC1、RFC2、RFC3,对应的不加炭处理依次记为RF0、RF1、RF2、RF3。结果表明,添加5%的稻壳炭、化肥施用量为常规施肥量的55%(RFC3)时,氮肥表观利用率最高,炭-肥互作处理的氮肥利用率均显著高于常规施肥处理,平均提高161.42%,而加炭处理(RFC0、RFC1、RFC2、RFC3)的芥菜产量分别比对应的不加炭处理平均提高79.28%。炭-肥互作组的红壤有机质含量比单施化肥组平均高出241.42%;RFC3处理的红壤碱解氮、有效磷含量均高于RF0处理,说明炭可以增加土壤养分,当施肥量为常规施肥量的55%时,生物质炭与化肥互作,保持了土壤的有效养分。另外,炭-肥互作的种植模式也促进了芥菜对氮、磷、钾养分的吸收和贮藏。在本试验条件下,降低肥料投入时,生物质炭发挥其对红壤的综合改良效应及其对养分的吸收和固持作用,从而表现出显著的增产效应;炭-肥互作模式可以在低肥料投入时通过提高肥料表观利用率、氮肥利用率来保证作物的养分供给,保持土壤的肥力,使作物增产。

炭醋肥对蔬菜产量与品质的影响

通过于１９９７ 年～１９９８ 年施用炭醋肥，研究其对蔬菜产量与品质的效应。结果表明，在氮、磷、钾肥基础上施用炭醋肥可使供试蔬菜增产９２９ ％ ～１６９ ％ ，维生素Ｃ 含量提高４３６ ％ ～８９２ ％ ，硝酸盐含量降低９６１ ％ ～１１０ ％

木醋液和炭醋肥对设施蔬菜土壤肥力及蔬菜产量的影响

通过田间小区试验,以土壤盐分含量、土壤团粒结构、土壤养分含量等指标,研究炭醋肥和木醋液连续施入设施土壤中对青梗菜(Brassica chinensisvar. Oleifera)和菜心(Brassica parachinensis)产量及设施土壤肥力的影响,为木醋液在设施农业中的合理运用提供理论基础。结果表明:施用炭醋肥和木醋液,可使土壤盐分含量分别降低6.8%～33.3%,4.5%～18.2%,施用效果为木醋液>炭醋肥>对照。可以增加土壤2～0.25mm级团粒的百分含量,改善土壤通气和透水性,从而使土壤结构性能变好,施用效果为炭醋肥>木醋液>对照;还可以调节土壤pH,提高有机质、速效磷含量。最终使供试蔬菜分别增产13.4%～21.7%和32.6%～35.0%,施用效果为炭醋肥>木醋液>对照。

生态炭肥对番茄和黄瓜苗期生长发育的影响

以番茄和黄瓜为供试作物，采取盆栽试验，研究了不同施肥处理对番茄和黄瓜主要植物学性状及其根系发育的影响，结果表明：生态炭肥能明显增加番茄和黄瓜的叶数和株高，且与常规化肥配施效果最好，相对于对照，生态炭肥与常规化肥的叶数增幅为21．93％-82．35％，株高增幅为46．70％～65．90％。根系发育情况表明，生物炭肥能明显促进番茄和黄瓜的根系生长发育，且生态炭肥与化肥配施处理的效果优于生态炭肥处理，相对于对照组，生态炭肥与化肥配施处理番茄的根长、根冠比和根系活力分别增加了56．06％、40％和14959％，黄瓜分别增加了48．65％、44．44％和110．76％。

生物炭肥对水稻苗期生长发育的影响

为了明确生物炭肥在水稻苗床上的应用前景与价值,2018年以龙粳31为试材,在黑龙江省农业科学院佳木斯分院水稻田研究了生物炭肥对苗期水稻生长发育的影响。结果表明:苗床土中加入生物炭肥能促进水稻秧苗的生长,株高、根长、根数以及地上部和地下部的干鲜重都明显高于对照,每1kg土中加入120g生物炭肥,植株根冠比较对照增加31.25%,达到差异极显著水平,生物炭肥对水稻苗期根系的形态建成和生理功能增强起到很大的作用。

生物炭及炭肥对玉米苗期性状的影响

本文采用盆栽试验,研究施入化肥、生物炭、生物炭肥对玉米苗期性状的影响。研究表明:生物炭肥、生物炭、化肥对玉米出苗率、植株和根系鲜重、干重、根系活力均较对照有促进作用,且这种促进效应表现为生物炭肥>化学肥料>生物炭。

生物炭肥对辣椒生长及根际土壤微生态环境的影响

采用田间小区试验研究配施生物炭肥减施化肥对辣椒生长及根际土壤微生态环境的影响。结果表明,配施生物炭肥能够促进辣椒生长,显著提高叶片叶绿素含量和根系活力,提高果实中蛋白质、VC和可溶性糖含量,产量比常规施用化肥显著增加13.04%。配施生物炭肥还能够提高辣椒根际土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,显著增加根际土壤中细菌和放线菌数量,减少真菌数量,提高根际土壤中速效氮、磷、钾含量,对辣椒根际土壤微生态具有良好的调节效果。

增施炭肥对白菜制种田接茬烟草土传病害的防治效果及作用机制分析

前期调查发现,济源白菜制种接茬烟田的土壤健康状况较差,接茬种植的烟株发育差且根茎病害较重。为了探索对接茬烟草土壤健康的修复技术,通过田间小区试验分析了施用生态炭肥对白菜制种田接茬烟草土传病害的防治效果及其作用机制。结果表明,施用生态炭肥能极显著降低烟草根结线虫病、黑胫病和根黑腐病的发病率和病情指数（P〈0.01）。其中,液体生态炭肥（M-20,300 kg/hm^2）对3种病害的防效达到74.23%-78.26%;固态生态炭肥（EC-40,300 kg/hm^2）与液态生态炭肥（M-20,300 kg/hm^2）混用对3种病害的防效达到77.32%-86.36%。2个生态炭肥处理均能提高烟株的株高、有效叶数、最大叶叶面积,且固液混用的促进效果优于液体生态炭肥。土样微生态学分析表明,生态炭肥处理能有效提高团棵期和成熟期土壤有机质含量,细菌数量,土壤蔗糖酶、淀粉酶及纤维素酶活性。总之,对白菜制种田接茬烟草增施生态炭肥,能够快速修复土壤健康、改善植物发育、有效防控土传病害,是一项具有较大应用潜力的实用技术。

炭醋肥对Cd^(2+)、Pb^(2+)吸附、解吸附的影响研究

将生物炭、木醋液和矿物养分混合为炭醋肥,在实验室条件下将炭醋肥、有机无机复混肥、烟草专用肥与土壤混合后,比较了三者对Cd^(2+)、Pb^(2+)的吸附作用及解吸行为。研究结果表明:与其他两种肥料相比,炭醋肥使土壤吸附和固定重金属Cd^(2+)、Pb^(2+)能力增强,Cd^(2+)的吸附和固定能力最高可分别提高33.33%、16.56%,Pb^(2+)吸附和固定能力最高可分别提高45.56%、54.59%;其吸附性与pH值呈正相关关系,且随着添加量的增大而增强。

富磷型猪粪基生物炭肥对土壤-萝卜系统的影响

为促进富磷型生物炭肥在西南紫色土区的合理利用,采用盆栽试验研究了不同配比富磷型猪粪基生物炭肥对紫色土理化性质以及樱桃萝卜产量和品质的影响。结果表明,添加富磷型猪粪基生物炭肥后土壤pH值以及有机质、全氮和全钾含量均显著提高,樱桃萝卜莲座期和肉质根膨大期速效磷含量分别提高21.72%~43.47%和0.22%~28.42%。富磷型猪粪基生物炭肥处理樱桃萝卜地上部和根部生物量分别增加17.20%~44.17%和20.63%~83.31%,樱桃萝卜的磷、总糖和维生素C含量均显著提高,且樱桃萝卜磷含量与土壤速效磷含量呈极显著相关;樱桃萝卜Pb和Cd含量分别降低6.12%~44.49%和4.19%~13.31%。施用富磷型猪粪基生物炭肥能够显著改善紫色土理化性质并提升樱桃萝卜产量和品质。

富炭硅肥对水稻土铁还原菌群落特征的影响

为了探究富炭硅肥施加处理对稻田土壤铁还原菌相对丰度、多样性及群落结构的影响,以福州平原稻田为研究对象,分别设置对照组及3种不同剂量(300,600和900kg/hm^(2))富炭硅肥施加处理组.研究结果表明:施加富炭硅肥有助于土壤铁还原菌的生长和繁殖,其中600kg/hm^(2)施加处理对铁还原菌的生长影响最为显著(P<0.05).由Shannon指数可知,3种施加处理均使晚稻拔节期土壤铁还原菌多样性有所下降,以300kg/hm^(2)施加处理组多样性指数降低最为明显,较对照组降低了29.4%.在早、晚稻拔节期土壤中共鉴定出5个菌门,其中变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的占比之和平均高达95%以上,是稻田土壤中的优势菌门.施加富炭硅肥后,早稻拔节期土壤中拟杆菌属(Bacteroides)的相对丰度显著提高(P<0.05),而厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)的相对丰度则有所降低.此外,环境因子与稻田土壤铁还原菌的相对丰度具有相关性,Desulfovibrio的相对丰度与土壤pH值呈显著正相关(P<0.05),Anaeromyxobacter的相对丰度与土壤温度(ST)呈显著正相关(P<0.05).

炭肥混施下土壤养分缓释特征与芥菜镉富集响应模拟

土壤养分有效性是影响重金属富集植物的重要因素,为研究炭肥混施下土壤养分缓释特征及芥菜镉富集趋势,试验设置施肥比例(分别为基准施肥量的0、20%、40%、70%、100%,基准施肥量为N 350 kg/hm^2、P_2O5180 kg/hm^2、K_2O 180 kg/hm^2)以及施炭比例(炭肥质量比0、3%、9%)完全组合设计。结果表明:基于Logistic曲线模型模拟炭肥混施下土壤养分缓释特征及镉富集趋势效果较好,均方根误差占实测平均值的3. 29%～8. 37%且R2不小于0. 957 0。炭肥混施下土壤养分高效缓释的施肥比例区间为0. 99%～55. 18%,相比未施炭的有效氮、有效磷最大缓释效率值分别提升49. 17%～90. 00%、13. 25%～37. 35%,高效缓释下土壤养分含量提高17. 38%～40. 93%。镉富集下芥菜生物量通过土壤养分高效缓释增长119. 65%～263. 36%,且地上部相比根部的生物量高效累积最大效率值提高166. 67%～300. 00%,有效氮、有效磷响应区间分别扩大150. 00%、12. 51%,为镉由根部向地上部的转运提供动力基础;芥菜镉含量、富集系数在土壤养分高效缓释区间增长97. 79%～201. 96%。为满足芥菜镉高效富集并兼顾肥料节约,通过模型反算得炭肥混施策略优化为:9%施炭下有效氮、有效磷和有效钾肥的比例分别为60. 58%、61. 32%、21. 48%。

施肥与带宽对采伐带毛竹生长及土壤特性的影响

为寻求一种促进采伐带毛竹生长及改善土壤特性的经营模式,设计采伐带宽(A)、稀土用量(B)及复合肥与生物炭肥质量比(C)3个因素3个水平的正交试验[L_(9)(3^(3))],分析了带状采伐后毛竹的出笋量、立竹数、胸径、株高、枝下高、冠幅,以及土壤碳、氮、磷、钾质量分数,含水量及孔隙度的变化.研究表明,促进毛竹生长和改善土壤特性的最优组合均为A_(2)B_(2)C_(2).其中:A因素是影响毛竹生长和土壤养分含量的首要因素,且A_(2)水平(8 m带宽)下毛竹生长状态最佳、土壤养分含量最高;C因素是影响土壤含水量和孔隙度的首要因素,且C_(2)水平(7∶3)下土壤含水量最高,C_(3)水平(4∶6)下土壤孔隙度最大.综上可得,促进采伐带毛竹生长及改善土壤特性的最佳经营模式为A_(2)B_(2)C_(2)组合(采伐带宽8 m,稀土用量35 kg·hm^(-2),复合肥与生物炭肥质量比7∶3).