施用生物炭对土壤微生物的影响

作为生物质材料的热解产物,生物炭被认为是很有前景的环境污染治理与生态修复材料.多方面的研究说明,生物炭的多孔、大比表面积、丰富的官能团等性能,使其具有"锁定"碳,固定土壤污染物,改善土质等功能,从而从土壤物理化学的角度证实了生物炭在土壤污染治理与改良方面的作用,但至于生物炭对土壤微生物的影响及其长期效应尚处于起步阶段.本文总结分析了近年来国内外生物炭与土壤微生物相关的研究成果,得出生物炭能通过改变土壤资源储备(如可利用C、营养物质、水分等)、非生命成分(如p H、CEC等)等理化性质,加快土壤细菌和真菌的生长与繁殖,影响土壤微生物群落结构和功能.可见,生物炭土地利用的优点不容置疑,为了实现其规模化应用,生物炭的施用剂量、生物炭-微生物-污染物的作用机理等问题亟待深入地研究,生物炭对土壤微生物及养分循环的长期影响还有待于系统地展开.     

生物黑炭输入对茶园土壤呼吸的影响

生物黑炭是化石燃料或生物质不完全燃烧产生的一种非纯净碳的混合物,施入土壤后能有效减少温室气体排放、改良土壤性状、促进植物生长,但生物黑炭施用对土壤碳排放的影响仍存在不确定性。茶园是我国南方地区主要土地利用类型之一,为明确生物黑炭输入对茶园土壤碳排放的影响,本文采用田间试验研究生物黑炭施用对茶园土壤呼吸的影响。试验设置生物黑炭施用量0 t·hm^-2（CK）、8 t·hm^-2、16 t·hm^-2、32 t·hm^-2和64 t·hm^-25个水平,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统对不同生物黑炭施用水平处理下茶园土壤呼吸速率进行长期定位观测。结果表明,茶园土壤呼吸速率的季节变化规律呈现单峰曲线特征,最高值出现在8月份,最低值出现在1月份;土壤呼吸速率与土壤10 cm温度呈极显著的指数相关关系,土壤10 cm温度能够解释各处理土壤呼吸月动态变化的67.79%-89.16%。生物黑炭输入提高了茶园土壤呼吸速率,各处理年平均土壤呼吸速率分别比CK提高10.75%、17.52%、35.78%和42.58%,并与CK差异达显著水平（p〈0.05）;生物黑炭输入降低了茶园土壤呼吸敏感性（Q10值）,各处理土壤呼吸Q10值分别比CK降低1.96%、3.14%、4.01%和10.76%。土壤呼吸温度敏感性的降低验证了生物黑炭具有热稳定性和生物学稳定性,是可以在茶园土壤中长期固存的惰性有机碳。     

The factors affecting biochar application in restoring heavy metal-polluted soil and its potential applications

Heavy metal soil contamination is being given more and more attention due to increasing threats of heavy metals to soil quality, ecological function and human health. Biochar application is an effective way to remove toxic metals due to its high efficiency and low price. Electrostatic adsorption is the primary adsorption mechanism. The absorption ability and stability of biochar is the key to its adsorption performance. The extent of the restoration efficiency is dependent on many factors. The biomass, pyrolysis temperature and application rate affect the number of binding sites. The ageing process and soil properties significantly affect the biochar stability. For long-term purposes, biochar derived from woody residues and pyrolysed at high temperatures is the best available material. In addition, the application of alkaline and electronegative biochar to clay-rich, acidic and As- or Cr-contaminated soil should to be treated with caution.     

生物炭施用对矿区污染农田土壤上油菜生长和重金属富集的影响

矿山的生产活动往往会造成周边农田的污染,而利用生物炭技术治理矿区周边污染农田土壤具有重要的现实意义。生物炭是指生物质在无氧或限氧条件下热裂解制备而成的一种细粒度、多孔性的环境友好型材料,其在调控温室气体排放,改良土壤性状,促进植物生长和控制环境污染物迁移转化方面应用潜力巨大。采用室内盆栽模拟实验,研究了不同水稻秸秆生物炭施用量（0、1%、5%）对郴州和龙岩地区矿山周边重金属污染的农田土壤的生化性状、油菜（Brassia campestris L.）产量、重金属累积和富集系数等的影响,为生物炭作为环境功能材料应用于矿山污染农田治理提供科学依据。结果表明：与对照相比,施加1%和5%生物炭均能提高土壤pH值和有机质质量分数,提升幅度随施用量的增加而升高,其中偏酸性的龙岩土壤的变化幅度更大;生物炭施用会影响土壤酶活性,5%生物炭处理下两种受试土壤中脲酶和过氧化物酶活性均显著提高,但酸性磷酸酶活性降低;龙岩土壤上的油菜产量在1%和5%生物炭施用处理下均显著提高,而郴州土壤上的油菜产量在1%生物炭处理下无显著变化,而在5%生物炭处理下降低了42.9%;生物炭施用影响了两种土壤上油菜可食部分重金属Cd、As和Pb的质量分数,但没有一致的规律;与对照相比,生物炭施用后郴州和龙岩土壤上油菜可食部分中Cd质量分数均出现下降趋势,但是仅5%生物炭处理的龙岩土壤具显著性差异;1%和5%生物炭施用处理使两种受试土壤上油菜可食部分Pb质量分数较对照处理显著降低（P〈0.05）,但降幅不同,郴州土壤降低了23.6%和22.0%,而偏酸性的龙岩土壤降低了82.1%和94.5%;生物炭施用后两种受试土壤上油菜可食部分As质量分数的变化不同,郴州土壤添加生物炭后油菜As质量分数呈上升趋势,且增量随生物炭施用量增加而升高,龙岩土壤则相反,1     

不同时空铅锌矿渣中耐受重金属细菌群体的变化

利用含不同浓度铅锌的选择平板 ,对堆积时间分别约为 1 0、2 0和 80a的铅锌矿渣堆表层和下层的耐受细菌群体进行了调查。与对照土样相比 ,矿渣堆中细菌总量减少。堆积时间短的矿渣堆 ,细菌数量少 ,上下层数量差异不大 ;堆积时间长的 ,细菌数量较高 ,上层数量比下层大。矿渣堆中有大量耐受铅锌的细菌群体 ,耐受水平越高的群体数量越少。在空间分布上 ,耐受群体主要集中在下层。随堆积时间延长 ,耐受群体比例减少。铅锌对细菌的胁迫效应不同 ,尽管矿渣堆主要表现为铅污染 ,但其中仍有大量耐受Zn2 + 的群体 ,耐受水平达 1 0mmol·L-1 ,没有发现能够耐受如此高浓度Pb2 + 的群体。此外 ,发现有部分细菌的生长依赖于 0 .5mmol·L-1 的Pb2 + 和Zn2 + 。     

腐殖酸对铊污染土壤中铊形态和分布的影响

选用云浮含铊硫铁矿周围冲积土壤为供试样品,在土样中投加不同比例腐殖酸,采用连续浸提法对比研究了外源腐殖酸对受铊污染土中的铊不同形态及活性的影响.结果表明:随腐殖酸投入比的加大,酸可交换态含量明显下降,Fe/Mn氧化物结合态反之,有机质结合态与Fe/Mn氧化物结合态雷同,残余态几乎无变化;腐殖酸对酸可交换态铊分配比率最高为13.6%～30.5%,分别是有机态铊和Fe/Mn氧化态铊的2.8～15.1倍和2.8～3.7倍.结果说明腐殖酸有降低冲积土壤上有害活动态铊的功能,其作用机制在于腐殖酸具备的络合(螯合)能力和胶体特性.研究确认,腐殖酸可作为土壤重金属污染修复的优质材料.     

生物炭对土壤中阿特拉津吸附特征的影响

为探究生物炭对土壤中阿特拉津的吸附特征及影响因素,采用批处理实验研究了灭菌(T1)、5％秸秆生物炭+灭菌(T2)、未灭菌(T3)和5％秸秆生物炭+未灭菌(T4)条件下对土壤中阿特拉津吸附特征及土壤理化性质的影响.结果表明,在最初0-12 h内,不同处理下阿特拉津吸附量均随时间的延长而快速增加,而在12-96 h内增加较...     

四种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物进行田间试验,研究了石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石4种改良剂对铜镉复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响。结果表明,改良剂提高了污染土壤pH,降低了土壤可交换态（EX）Cu、Cd含量;改良剂提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,每种改良剂对土壤酶活性增加幅度随其添加剂量增加而增大;土壤酶活性与土壤EX态Cu、Cd含量呈显著或极显著负相关关系,与土壤pH呈显著或极显著正相关关系;高剂量石灰（石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%）和高剂量磷灰石（磷灰石占污染土壤耕作层质量的2.32%）处理钝化污染土壤中Cu、Cd及提高土壤酶活性效果最好。     

Changes in desert steppe soil culturable bacteria from northwestern China and correlation with physicochemical parameters

Seasonal variations effects on desert steppe soil culturable bacteria in northwestern China and physicochemical parameters were investigated. Soil temperature ranged from 5.37 to 23.73 °C. Moisture content varied from 3.22% to 7.62%. The pH was between 7.98 and 8.72. Soil nutrients were altered in different seasons. Total potassium (K) remained the same, but available K levels ranged from 101.29 to 227.55 mg/kg. The culturable bacterial counts in January, April, July and October were 0.13 × 10⁷, 4.09 × 10⁷, 5.33 × 10⁷ and 1.8 × 10⁷ colony forming units (cfu)/g, respectively. Bacterial populations were most abundant in surface layers and declined with increase of soil depth. Seventy-two bacterial strains were isolated and classified according to 27 genera of 5 phyla groups: Firmicutes, Actinobacteria, Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria and Bacteroidates. The bacterial diversities varied according to seasons. In spring, only Firmicutes and Actinobacteria were isolated. In summer, Firmicutes, Actinobacteria and Bacteroidetes were detected with Firmicutes the dominant species. In autumn and winter, Firmicutes, Actinobacteria, α-Proteobacteria and γ-Proteobacteria predominated. Our results indicated that climatic variations, vegetation coverage and soil physicochemical parameters are critical factors for maintaining culturable bacterial populations and diversity in the desert steppe. Soil moisture content and temperature exerted marked influence on bacterial quantities and diversities.     

施用改良剂对岩溶地区矿山污染农田土壤中锌生物有效性的影响

以玉米（ZeamaysL．）为研究对象,采用盆栽试验,观测在重金属锌污染的土壤（总锌含量为1412．1mg·kg0）上施用不同改良剂（石灰、石灰＋泥炭、石灰＋胡敏酸钠、石灰＋泥炭＋硅肥、石灰＋胡敏酸钠＋硅肥,分别简称S、SN、SH、SNG、SHG）对土壤锌形态、生物有效性及其在作物中富集的影响。结果表明,施用各种改良剂均显著提高土壤pH值,显著降低土壤弱酸可溶态锌和可还原态锌含量,提高可氧化态锌和残渣态锌含量;提高玉米生物量和产量,增产效果为SHG〉SNG〉SH〉SN〉S。施人改良剂可显著降低锌在玉米不同部位的吸收和转运,植株根、茎、叶、籽粒锌富集明显下降,以SHG、SNG的效果最明昂．S的效果最小。     

土壤中施用生物炭对番茄根系特征及产量的影响

采用室内盆栽试验定量分析方法,在砂壤土中掺加4种不同比例的生物炭（10、20、40、60 g·kg-1）,研究了生物炭对砂壤土毛管持水量、番茄（Lycopersicon esculentum）不同生育期的生长性状及收获时根系特征和产量的影响。通过根系扫描仪和分析软件重点研究了砂壤土中掺入不同含量生物炭对番茄各根系参数的影响。结果表明：随着生物炭施入量的增加,土壤毛管持水量增大,各处理均高于对照,与对照相比平均增加1.46倍。施加生物炭促进了番茄根系的发育和产量的提高,每千克干土加40 g生物炭处理的主根长、主根直径、总根系鲜质量和产量分别是对照的1.20、1.24、1.21和2.67倍。每千克干土加20 g生物炭处理的总根表面积、总根体积和总根系密度分别是对照的1.15、1.17和1.80倍。主根直径与产量相关性最高,相关系数为0.845。生物炭对番茄根系形态特征的优化与产量的提高具有一定的促进作用。     

Response of wheat and barley seedlings on soil contamination with bromides

Environmental Geochemistry and Health - Environmental pollution is becoming one of the most important global problems. Understanding the main factors affecting accumulation of toxic trace elements...     

覆盖作物及耕作方法对土壤丝状真菌生物量的影响

以日本国立大学法人茨城大学农学部田间科学教育研究中心附属农场为研究对象,在不同季节(2004年5月、10月和2005年5月、10月)对农田采取旋耕、梨耕和免耕处理,并在每一耕作处理区分别种植黑麦(Secale cereale L .)、毛野豌豆(Vicia villosa Roth)和杂草(休闲处理对照区),来研究覆盖作物及耕作方法对土壤中真菌生物量的影响效果.结果表明,在免耕处理区,覆盖黑麦、毛野豌豆和杂草的土壤表层(0～10 cm)中,其真菌的牛物量均分别高于相应覆盖物的深层土壤(10～30 cm)中真菌的生物量,并且覆盖黑麦的土壤表层中真菌的生物量比覆盖毛野豌豆的高很多,在2004年5月和10月测得的土壤表层中,覆盖黑麦的真菌生物量分别是覆盖毛野豌豆的1.2和1.8倍,在2005年5月和10月,分别是1.6和1.2倍.对旋耕和梨耕处理区,在不同深度的土层和覆盖物的条件下,真菌生物量均没有明显变化.从上述结果,不同的耕作方式和覆盖不同的作物都会影响土壤中真菌的生物量,并且,免耕和覆盖黑麦相结合,对土壤表层中的真菌生物量影响最为显著.另外,在不同的土壤层之间,表层中的真菌生物量要高于深层土壤.     

Effects of sepiolite and biochar on microbial diversity in acid red soil from southern China

Sepiolite and biochar can immobilize heavy metals and organic pollutants in soil effectively, but their impact on the soil microbial community and diversity is still unclear. High-throughput Illumina MiSeq method was used to study the effects of sepiolite and biochar on the diversity of microbial communities in acid red soil amended with cadmium and atrazine. A total of 47,472 microbiological Operational Taxonomic Units (OTUs) were found in all the treated soil samples. Sepiolite and biochar enriched the diversity of soil microbes at different classification levels and OTUs, but the effect of biochar was stronger than that of sepiolite. A Venn diagram showed that compared with other treatments, adding 2% biochar could promote the growth of specific microbes, which is better than the case for 5% biochar. The heat map of species abundance cluster showed that the dominant microbes in soil were different for different treatment doses of sepiolite and biochar. Among all the soil treatments, the top ten dominant bacterial phyla (from high to low dominance) were: Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes, Acidobacteria, Gemmatimonadetes, Chloroflexi, Planctomycetes, Cyanobacteria­, and Verrucomicrobia. The addition of sepiolite and biochar promoted the restoration of the microbial community diversity in contaminated soil.     

三座不同营养类型水库春季细菌生理群分布特征

运用实验室培养的方法,于2005年4月调查了热带亚热带过渡区的三座不同营养类型的水库:大镜山(富营养型),梅溪(贫中营养型),流溪河(贫中营养型),并对3座水库水体和底泥异养细菌及N、P细菌生理群的分布特点进行了初步分析。3座水库水体和底泥细菌生理群的分布差异明显,这些差异主要取决于水库水体和底泥的营养状况。大镜山水库和流溪河水库底泥中有机营养物质丰富,2座水库底泥中主要细菌生理群的分布相似。流溪河水库与梅溪水库为贫中营养型水库,两座水库水体中主要细菌生理群的密度分布相近。在流溪河水库和大镜山水库中不同采样点之间细菌生理群的分布存在一定的空间差异,梅溪水库大坝和出水口之间差异不显著,这种差异取决与水库的水动力学特征。3座水库水体硝酸还原菌与TP(R2=0.6668,P<0.05)和Chl.a(R2=0.6734,P<0.05)以及有机磷分解菌与TP(R2=0.5977,P<0.05)和Chl.a(R2=0.5968,P<0.05)之间存在着显著的相关关系。     

蚯蚓活动对锌污染土壤微生物群落结构及酶活性的影响

以不同质量分数Zn污染高沙土为材料,研究在重金属污染土壤中,蚯蚓活动对土壤微生物数量和各种酶活性的影响。试验结果表明:Zn的加入使土壤蔗糖酶、脲酶活性降低,而对磷酸酶活性没有影响,加Zn量在300mg·kg-1以下时对微生物量碳有促进作用,高于该水平则表现为抑制作用。接种蚯蚓后,土壤细菌和放线菌的群落数明显提高,除各别处理外均达到显著差异,真菌数量没有变化;土壤磷酸酶、蔗糖酶、脲酶等酶活性也因接种蚯蚓而显著提高(p<0.05),随土壤Zn污染质量分数变化,蚯蚓对三种酶活性的影响趋势不同。蚯蚓活动对土壤酶活性的提高一定程度上缓解了重金属对酶的抑制作用。试验结果还表明蚯蚓活动显著提高了各处理土壤的NO3--N含量,相关散点图显示NO3--N含量和植物地上部生物量,地上部Zn质量分数及植物地上部Zn吸收总量间都有明显相关性(r=0.517,r=0.532,r=0.607)。试验初步验证了蚯蚓对Zn污染土壤中微生物和酶活性的改善作用。     

土壤中的铝及其植物效应的研究进展

概述了铝的性质，土壤中铝的存在形式、铝的流失、铝毒与酸雨的关系，植物对铝的吸收，铝在植物体内的分布以及植物对铝毒胁迫的反应，为进一步开展铝及其植物效应的研究提供了信息。     

生物炭对玉米苗期生长、养分吸收及土壤化学性状的影响

采用田间盆栽试验,研究了生物炭（biochar）对玉米（Gramineae）苗期生长（60 d）及土壤化学性质的影响。结果表明,在玉米苗期的前33 d,生物炭（48 t.hm-2）对玉米株高的生长有显著抑制作用,但随着玉米的生长发育,生物炭的抑制作用逐渐消失。收获时（播种后60 d）,生物炭对玉米植株干质量,N、P养分的吸收量没有显著影响;生物炭（12、48 t.hm-2）能显著提高土壤全N、有机碳质量分数,但对土壤全P、有效P、pH值没有显著影响。土壤全N、有机碳质量分数与生物炭用量（0、2.4、12、48 t.hm-2）为显著正相关（n=12,p〈0.01）。     

生物炭/铁复合材料的制备及其在环境修复中的应用研究进展

生物炭/铁复合材料(比如生物炭/纳米零价铁(nZVI),生物炭/硫化亚铁和生物炭/氧化铁),由于其优异的理化性质而被广泛应用于环境污染修复.本文首先总结了生物炭/铁复合材料的制备方法和表征手段,制备方法主要有热解法,水热碳化,沉淀和球磨法等.其次,通过综述生物炭/铁复合材料在有机污染和无机污染修复中的应用,阐明生物炭/铁复合材料的在环境修复中的应用机制以及复合材料中铁与生物炭的协同作用机理.总体而言,由于铁和生物炭之间的协同作用,提高了复合材料的比表面积,官能团和电子传递效率,从而增强生物炭/铁复合材料的性能.最后,提出了未来生物炭/铁复合材料的研究方向,进一步推动生物炭/铁复合材料在环境修复中的应用.