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生物炭基产品及其对土壤培肥改良效应的研究进展
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作者 兰宇 孟军 +1 位作者 韩晓日 陈温福 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1396-1412,共17页
生物炭疏松多孔,具有很强的吸附和抗分解能力,其在农业中的应用不仅实现了秸秆资源的有效利用,还对改良土壤、减少化肥使用、增强土壤固碳能力和降低温室气体排放具有重要意义。然而,生物炭直接用作肥料时,由于其养分含量相对较低,运输... 生物炭疏松多孔,具有很强的吸附和抗分解能力,其在农业中的应用不仅实现了秸秆资源的有效利用,还对改良土壤、减少化肥使用、增强土壤固碳能力和降低温室气体排放具有重要意义。然而,生物炭直接用作肥料时,由于其养分含量相对较低,运输和储存成本较高,加之易引起粉尘污染等问题,限制了其在农业中的广泛应用。近年来,将生物炭作为载体或特定功能组分,开发新型土壤培肥改良产品及配套技术,成为推动可持续农业发展的重要方向。通过养分合理组配和控制释放,生物炭基产品不仅能改善土壤结构、提高养分利用率,还能缓解土壤障碍、改善作物生长条件,已成为当前本领域研究热点。本文综述了生物炭基产品的类型、制备工艺、性能评价和在土壤改良与培肥中的应用,指出其对提升土壤质量、促进作物增产和环境保护具有显著效果,未来需加强新材料和技术研发,完善检测标准,加快示范推广,并关注其长期应用的生态环境效应。 展开更多
关键词 炭基肥 炭基调理剂 制备工艺 评价体系 长期环境效应
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不同改性生物炭对稻田氮素损失及产量的影响
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作者 衣本骥 刘畅 +4 位作者 韩宏伟 张丰 陈涛涛 孟军 迟道才 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期5122-5133,共12页
为进一步挖掘稻田生态系统生物炭增效、节肥和减排潜力,以无生物炭为对照(CK),设置玉米秸秆生物炭(B)、酸化生物炭(B_(pH))、氮负载生物炭(B_(NH_(4)))、铁改性生物炭(B_(Fe))和钙改性生物炭(B_(Ca))6个处理,通过2a试验,对生物炭阳离子... 为进一步挖掘稻田生态系统生物炭增效、节肥和减排潜力,以无生物炭为对照(CK),设置玉米秸秆生物炭(B)、酸化生物炭(B_(pH))、氮负载生物炭(B_(NH_(4)))、铁改性生物炭(B_(Fe))和钙改性生物炭(B_(Ca))6个处理,通过2a试验,对生物炭阳离子交换量(CEC)、含氧官能团以及其处理下水稻产量、氮素提取、氨挥发、氮素淋失和土壤氮残余等进行了研究.结果表明:与B相比,B_(pH)、B_(NH_(4))和B_(Fe)分别显著提升生物炭CEC(53.9%、29.6%和28.2%),且4种改性处理均可显著提升生物炭-COOH、-OH、C=O、O-H等含氧官能团浓度,增强生物炭吸氮能力.全生育期累积氨挥发在9.1~19.9kg/hm^(2)(2021)和8.5~13.7kg/hm^(2)(2022)之间,除B_(NH_(4))降氨效果明显(44.6%)外,其他处理第1年对氨挥发无显著影响;而B_(Ca)、B_(NH_(4))和B_(Fe)在第2a均显著降低氨挥发,较CK分别降低33.5%、37.5%和37.8%.4种改性生物炭连续2a,较CK降低氮素淋失19.0%和35.2%(B_(pH))、15.0%和21.0%(B_(Ca))、11.3%和28.7%(B_(NH_(4)))、12.6%和29.0%(B_(Fe)).B在第1年对产量无显著影响,但老化1年后增产显著(8.8%);B_(pH)和B_(NH_(4))连续2a分别增产19.7%和12.2%(2021年),11.5%和5.8%(2022年).B_(pH)、B_(Ca)和B_(NH_(4))在2a均显著降低了活性氮排放,降幅为23.4%、21.8%和42.3%(2021年)和23.5%、30.5%和35.5%(2022年).不同生物炭处理第1a土壤矿化氮残余无显著差异;但B_(Ca)、B_(NH_(4))和B_(Fe)第2a增效显著.同时考虑增产、活性氮减排和矿化氮可持续性,B_(NH_(4))综合效果最佳,同CK相比,2021和2022年分别可降低氨挥发42.3%和35.5%,铵态氮淋失10.6%和29.0%,硝态氮淋失14.7%和23.4%,氮素积累提高13.4%和4.3%以及矿化氮残余提高15.0%和17.9%,最终增产19.7%和5.7%. 展开更多
关键词 不同改性生物炭 田面水 氨挥发 淋溶 水稻产量 氮素去向
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施用生物炭对东北大豆草甸土理化性质及腐殖质组分的影响
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作者 詹增意 郝丽伟 +5 位作者 岳岐 刘帅 曹殿云 陈温福 兰宇 钱创建 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第17期7797-7806,共10页
为评价生物炭添加对土壤理化性质、腐殖质及其腐殖化程度的改良效果,以生物炭田间定位试验为基础,设置4个处理:空白对照(CK)、常规施肥(NPK)、单施生物炭(B1)和化肥配施生物炭(NPK+B1),通过连续2年的田间试验,研究了生物炭添加对土壤理... 为评价生物炭添加对土壤理化性质、腐殖质及其腐殖化程度的改良效果,以生物炭田间定位试验为基础,设置4个处理:空白对照(CK)、常规施肥(NPK)、单施生物炭(B1)和化肥配施生物炭(NPK+B1),通过连续2年的田间试验,研究了生物炭添加对土壤理化性质和土壤胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(HM)以及大豆产量的影响。结果表明:施用生物炭可短期内有效提高土壤养分,增加土壤中腐殖物质含量,提高稳定性,并改善土壤质地,提高大豆产量。其中与CK相比,B1和NPK+B1处理的土壤理化性质提升效果较为明显,电导率(EC)提高3.50%—98.99%、有机碳(OC)含量提高18.01%—23.18%、碱解氮(AN)含量提高23.48%—37.15%、全氮(TN)含量提高14.93%—25.37%、有效磷(AP)含量提高8.33%—110.16%、全磷(TP)含量提高10.00%—45.00%、速效钾(AK)含量提高6.61%—20.76%、全钾(TK)含量提高13.24%—30.74%、大豆产量提高了54.34%—90.36%。与NPK处理相比,NPK+B1处理土壤HA、FA和HM含量分别提高了38.62%、26.76%和16.45%。且通过相关性分析和主成分分析表明,土壤pH、EC、AK、TK、TP、AN、TN、OC和大豆产量与腐殖质存在显著的正相关关系。因此,化肥配施生物炭处理可有效改善土壤理化特性,提高土壤腐殖质组分含量,为克服大豆连作障碍,提高大豆生产能力提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 生物炭 草甸土 理化性质 腐殖质
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炭基复混药肥(噻虫嗪)中噻虫嗪含量的测定
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作者 张一 付时丰 +2 位作者 黄玉威 杨沫 崔鑫 《河南化工》 CAS 2024年第7期53-55,共3页
采用超高效液相色谱法,以乙腈-0.1%磷酸水溶液(体积比30∶70)为流动相,使用C18色谱柱,在检测波长为254 nm的条件下对炭基复混药肥(噻虫嗪)中的噻虫嗪进行超高效液相色谱定量分析。结果表明,噻虫嗪的线性相关系数为0.9997。在0.5、1.0、... 采用超高效液相色谱法,以乙腈-0.1%磷酸水溶液(体积比30∶70)为流动相,使用C18色谱柱,在检测波长为254 nm的条件下对炭基复混药肥(噻虫嗪)中的噻虫嗪进行超高效液相色谱定量分析。结果表明,噻虫嗪的线性相关系数为0.9997。在0.5、1.0、1.5、2.0 mg的添加水平下,平均回收率为98.4%~99.5%,变异系数为0.116%~0.474%。该方法操作快速、简单、准确,可用于炭基有机无机复混药肥(噻虫嗪)中噻虫嗪有效成分的测定。 展开更多
关键词 炭基复混药肥 噻虫嗪 超高效液相色谱仪
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九年低量生物炭还田和钾肥对棕壤土钾素、玉米产量和钾平衡的影响
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作者 包正荣 戴皖宁 +5 位作者 苏旭 陈义轩 林利 兰宇 杨旭 孟军 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2129-2137,共9页
中国大部分耕地钾不足,而施用生物炭等有机改良剂是提高土壤钾素含量的有效途径。国内外有关低量生物炭长期还田和施钾对棕壤土钾素、作物生产力和土壤钾素平衡的交互作用研究不够充分。本研究开展玉米田间长期定位试验,试验采取两因素... 中国大部分耕地钾不足,而施用生物炭等有机改良剂是提高土壤钾素含量的有效途径。国内外有关低量生物炭长期还田和施钾对棕壤土钾素、作物生产力和土壤钾素平衡的交互作用研究不够充分。本研究开展玉米田间长期定位试验,试验采取两因素随机区组设计,分别为生物炭(C)和钾肥(K)处理,生物炭设置0和2.625 t·hm^(-2)两水平(分别表示为C_(0)和C_(1)),钾肥设置0和60 kg·hm^(-2)两水平(分别表示为K_(0)和K1)。结果表明:生物炭和钾肥对不同土层不同形态钾素的影响不尽相同。在0~20 cm土层,C_(1)处理的土壤水溶性钾、缓效钾、有效钾和全钾含量较C_(0)分别显著提高57.14%、17.25%、23.48%和8.31%;相反,C_(1)处理的土壤速效钾含量较C_(0)显著降低8.31%;K1处理土壤速效钾、缓效钾和有效钾的含量较K_(0)分别显著提高16.61%、16.42%和44.25%;各处理组合中,C_(1)K1较C_(0)K_(0)处理土壤水溶性钾、缓效钾和有效钾含量分别显著增加72.72%、77.45%和36.19%。在20~40 cm土层,生物炭仅对土壤水溶性钾含量有显著性影响,且与0~20 cm土层表现相反,在K_(0)和K1水平下C_(1)处理的土壤水溶性钾含量较C_(0)分别显著降低8.65%和42.57%;K1处理的土壤速效钾、缓效钾和有效钾含量较K_(0)分别显著增加13.33%、10.84%和19.63%,水溶性钾含量仅在C_(1)水平下较K_(0)显著降低40.35%;各处理组合中,C_(1)K1较C_(0)K_(0)处理土壤水溶性钾显著降低45.51%,有效钾含量显著增加24.26%。生物炭和钾肥均能够显著提高玉米各器官的干重及总干重、各器官的钾素吸收量及总吸收量。生物炭和钾肥均能够显著提高玉米的产量,C_(1)较C_(0)增产8.66%,K1较K_(0)增产10.10%,C_(1)K1较C_(0)K_(0)处理玉米产量显著增加19.76%。施用生物炭能够显著提升钾肥吸收利用率,使土壤钾素处于盈余的状态。本研究表明,低量生物炭长期还田和钾肥增加了表层土壤钾素的有效性,提高了玉米干物质累积量和对钾素的吸收,缓解了土壤负钾平衡,提升了玉米田种植的生产力。综合分析表明,生物炭结合钾肥是提高土壤钾素有效性,提升玉米产量的有效施肥管理模式。 展开更多
关键词 生物炭 钾肥 玉米 土壤钾素 产量
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一株霍氏肠杆菌对四环素的降解作用及其降解产物的毒性评估 被引量:1
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作者 王思宇 葛紫怡 +3 位作者 陈义轩 朱晓琳 刘赛男 孟军 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期826-839,共14页
【目的】抗生素作为新兴污染物,已经引起社会的极大关注。针对四环素有效降解菌株缺乏这一现状,本研究旨在筛选和鉴定具有降解四环素功能的菌株,分析其降解特性和降解作用类型、初步探讨其降解活性物质定位并评估其降解产物的生理毒性... 【目的】抗生素作为新兴污染物,已经引起社会的极大关注。针对四环素有效降解菌株缺乏这一现状,本研究旨在筛选和鉴定具有降解四环素功能的菌株,分析其降解特性和降解作用类型、初步探讨其降解活性物质定位并评估其降解产物的生理毒性。【方法】以四环素为唯一碳源,从受四环素污染的猪场污泥中筛选四环素降解菌株;结合菌落形态学特征、生理生化特征、扫描电镜观察和16S rRNA基因测序鉴定菌株,通过不同外源碳、pH及去除动力学阐明菌株对四环素的降解特性,提取菌株不同成分探讨其去除四环素的作用类型,并进一步从细胞内液和细胞外液开展生物降解的活性物质定位,最后评估降解产物的生理毒性。【结果】筛选鉴定得到一株霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)MEH2305,pH为7.0和添加10 g/L外源碳胰蛋白胨是其发挥降解作用的最适条件。MEH2305通过非生物降解和生物降解的共同作用,在培养第7天对四环素总去除率达到68%(对土霉素和盐酸强力霉素去除率分别为53%和56%),其分泌的细胞内液和细胞外液对四环素的去除率分别为40.77%和31.18%。同时,与未经MEH2305处理的四环素对照组比较,MEH2305降解四环素的产物对革兰氏阴性大肠杆菌(Escherichia coli)K88和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)168的生理毒性作用显著降低。【结论】MEH2305可以作为一株潜在的有效且安全的四环素降解菌株,应用于抗生素的环境治理领域。 展开更多
关键词 四环素 霍氏肠杆菌 生物降解 生物吸附 生理毒性
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辽宁省黄土状母质发育土壤有机质含量高光谱预测模型的构建 被引量:3
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作者 王荐一 杨雯 +3 位作者 王玉川 徐鑫鹏 韩春兰 王秋兵 《土壤通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1320-1330,共11页
【目的】建立辽宁省黄土状母质发育土壤有机质含量的高光谱预测模型,以便快速获取土壤样品的有机质含量。【方法】对省域内黄土状母质发育土壤进行了样品采集,获取样品有机质含量和高光谱数据;选择原始光谱及其一阶微分、二阶微分、倒... 【目的】建立辽宁省黄土状母质发育土壤有机质含量的高光谱预测模型,以便快速获取土壤样品的有机质含量。【方法】对省域内黄土状母质发育土壤进行了样品采集,获取样品有机质含量和高光谱数据;选择原始光谱及其一阶微分、二阶微分、倒数对数、倒数对数一阶微分、倒数对数二阶微分6种光谱变换数据作为自变量,与土壤有机质含量进行相关分析,选取特征波段,分别建立多元逐步线性回归(SMLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和主成分回归(PCR)3种土壤有机质高光谱线性预测模型,并进行了支持向量机(SVM)方法的非线性模型拟合。【结果】土壤有机质含量与其光谱反射率呈负相关关系,对光谱进行不同的数学变换,可以提高土壤有机质含量与光谱反射率的相关性,其中一阶微分和二阶微分的提升效果最佳;相同光谱数据在不同模型中建模精度存在显著差异,以原始光谱反射率一阶微分为自变量的PLSR模型精度最高,建模集和验证集的决定系数(R2)分别为0.958和0.976;3种线性方法建立的最佳预测模型的检验精度为:PLSR>SMLR>PCR。【结论】PLSR模型是辽宁省黄土状母质发育土壤有机质含量的最佳高光谱预测模型,且基于特征波段的建模效果优于全波段;SVM非线性模型的预测精度较低。 展开更多
关键词 土壤有机质 高光谱遥感 光谱变换 模型 黄土状母质
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