生物炭负载氨氮对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响

土壤氮输入形式显著影响土壤CO₂ 排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培养试验,设置不施肥（CK）、单施化学氮肥（CF）、生物炭配施化学氮肥（BF）和生物炭负载氨氮（BN）这4种处理,研究了不同氮输入形式对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响.结果表明,与CF相比,BF显著提高了累计碳排放量（66.24 %）,而BN未见显著性差异.值得注意的是,BN累计碳排放量较BF处理显著降低了35.28 %.与CF和BF相比,BN处理β-葡萄糖苷酶,过氧化物酶,多酚氧化酶活性显著提高了20.25 %和5.20 %,36.72 %和36.19 %,90.36 %和61.36 %.与CF相比,BF处理提高了微生物群落丰富度和群落多样性,BN处理降低了微生物群落丰富度.与BF相比,BN处理变形菌门相对丰度降低了11.16 %,放线菌门和拟杆菌门相对丰度分别提高了8.12 %和5.83 %.对微生物群落结构影响最大的土壤因子是木糖苷酶活性,绿弯菌门相对丰度与纤维二糖水解酶活性极显著相关;芽单胞菌门相对丰度与β-葡萄糖苷酶活性极显著相关;变形菌门相对丰度与累计碳排放量呈极显著相关.综上所述,生物炭负载氨氮较生物炭配施化学氮肥显著减少了累计碳排放量,其减排效果更优.研究结果将有利于国家“双碳战略”落地、生物天然气产业健康发展、国家绿色种养循环农业体系构建和国家化肥零增长战略实现.     

生物炭改良盐碱地研究与应用进展

盐碱地作为21世纪严重威胁粮食产量的农田问题土壤之一,分布广泛,具有极大的开发潜力.生物炭作为高效的新型土壤改良剂,在缓解土壤酸碱障碍、土壤污染治理、碳封存和肥料缓释等方面发挥了重要作用,有力地推动了盐碱地农业的可持续发展.近年来,关于生物炭改良盐碱地的研究和应用备受关注.但由于生物炭来源、结构和组分的复杂性和非均质性,其对盐碱地的改良效果存在极大的不确定,也缺乏关键机制的系统总结和深度探讨,这限制了生物炭技术在盐碱地改良中的进一步推广和应用.通过综合分析生物炭对盐碱地土壤理化性质、养分有效性和生物特征的影响,归纳总结生物炭和改性生物炭对盐碱地的改良效果及其提质增效作用,阐明生物炭在盐碱地改良中存在的可能机制,并对未来研究方向进行了展望,可为进一步研发绿色高效精准的盐碱地生物炭改良技术及其推广应用提供参考.     

Variation of salts and available nutrients in salt-affected soil during leaching process under the influence of organic ameliorators

ABSTRACT

This study investigated the potential influence of three organic ameliorators (peat, biochar and leonardite) on salts and nutrients in salt-affected soils during intermittent leaching. Results showed that nearly 90% of salt was removed from columns in the leaching process and sodium adsorption ratio (SAR) of the soil after leaching was reduced by 67.3% (control, CK), 62.9% (peat), 70.1% (biochar) and 55.0% (leonardite). Total N loss declined by 26.2% (peat), 11.7% (biochar) and 55.5% (leonardite) compared with CK in the process of leaching. The maintaining N (NH₄⁺ and NO₃^?) of soil after leaching was 8.25, 7.31, 11.31 and 14.48?mg/kg for CK, peat, biochar and leonardite treatments. Final P loss was 0.47, 0.31, 0.54, 0.27?mg/column in leaching for CK, peat, biochar and leonardite treatments. Soluble P of soil after leaching was measured as 6.95 (CK), 5.62 (peat), 8.52 (biochar) and 3.33 (leonardite) mg/kg. Leaching could remove the salt effectively but with nutrient loss in the process. The findings of this study suggest that organic ameliorators (biochar, peat or leonardite) play an important role in retaining nutrients during leaching as well as supplying nutrients after leaching to offer practical assistance for the amendment of salt-affected soil in the Yellow River Delta.     

改性生物炭对Sb（Ⅲ）的吸附行为及机理

采用氯化铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,研究生物炭表面Sb（Ⅲ）的吸附规律及吸附机理。实验结果表明,在固液比为2.5 g/L、pH为4、吸附温度为25 ℃、吸附时间为240 min、溶液初始质量浓度为10.0 mg/L时,BC、Al-BC和KMnO₄-BC对Sb（Ⅲ）的平衡吸附量分别为1.13,2.12,2.98 mg/g。KMnO₄-BC和Al-BC的吸附机理不同,KMnO₄-BC等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程;Freundlich模型和拟一级动力学方程更适合描述Al-BC对Sb（Ⅲ）的吸附。3种生物炭的吸附过程都以物理吸附为主,同时有化学吸附的参与。BET比表面积与FTIR分析结果表明,Al-BC吸附量大主要得益于比表面积及孔体积的增大。     

胺硫改性生物炭对水溶液中不同重金属离子的吸附特性及吸附稳定性

以玉米秸秆为原料热裂解制备生物炭,利用二乙烯三胺和二硫化碳,通过酸化氧化,曼妮希反应胺基改性、二硫化碳巯基取代对生物炭进行胺硫双基团改性,研究胺硫改性生物炭(BC-SN)对Pb2+、Ni2+及Cd2+在单一和三元体系下的吸附特性和吸附稳定性.表征分析证实了生物炭表面胺硫双基团改性成功,且具有比表面积大、表面官能团丰富的...     

生物质炭对土霉素胁迫下小白菜种子萌发的影响

采用土培模拟污染实验,将甘蔗渣炭、菠萝渣炭和木薯渣炭分别以0%、0.1%、0.5%和1.0%的炭土比添加到砖红壤中,研究土霉素胁迫下小白菜种子萌发效应。结果表明:(1)生物质炭促进种子萌发;土霉素在0~300 mg·kg~(-1)胁迫下种子发芽率未受明显影响,300~500 mg·kg~(-1)时受轻微抑制。(2)土霉素为0~100 mg·kg~(-1)时对种子根及芽伸长呈促进作用,促进率最高达33.05%。100~500 mg·kg~(-1)呈抑制效应,最大抑制率63.98%;种子对土霉素的敏感顺序依次为:根伸长>芽伸长>发芽率。(3)在土霉素胁迫下炭土比与种子根伸长呈显著正相关。3种生物质炭对小白菜种子根及芽伸长的促进效果呈:木薯渣炭>菠萝渣炭>甘蔗渣炭。(4)生物质炭和低浓度土霉素共同促进小白菜萌发,对高浓度土霉素毒性有缓解作用。     

水稻秸秆生物炭-过硫酸盐去除水中p-硝基酚

以水稻秸秆为原料制备了多种生物炭,运用BET和FTIR等技术对其进行了表征,研究了生物炭-过硫酸盐体系对水中p-硝基酚的去除效果。与热解温度和时间相比,供氧量对生物炭活化过硫酸盐性能的影响更为显著,足氧条件下的活化性能显著降低;500℃缺氧条件下热解1 h制备的生物炭(RS500-1)对过硫酸盐具有良好的活化性能,可以实现p-硝基酚的高效去除,生物炭与过硫酸盐之间存在显著的协同作用。初始溶液pH和反应温度对p-硝基酚的去除效果影响很小;在RS500-1投加量1.0 g/L、过硫酸盐投加量5 mmol/L、反应温度25℃、不调节初始溶液pH的优化条件下,240 min时p-硝基酚的去除率可达70%以上。     

生物质炭覆盖对太湖沉积物-水界面氮磷迁移与转化的影响

沉积物内源释放极易造成浅水富营养化湖泊的二次污染问题.选取3种生物质炭(果壳生物炭、藻泥生物炭、污泥生物炭)对太湖沉积物进行覆盖模拟实验,利用营养通量模型计算沉积物-水界面的氮磷释放通量,探讨不同生物质炭对沉积物内源释放与菌群演替的影响.结果表明,果壳炭对沉积物TN和NH₄⁺-N平均释放通量削减百分比最高,分别为56.8%±0.1%和71.7%±0.1%;藻泥炭对沉积物NO₃^--N平均释放通量的削减百分比最高,为83.6%±0.6%;污泥炭则对沉积物的TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N平均释放通量均有显著削减,且TP平均释放通量比果壳炭和藻泥炭分别减少50.4%±0.1%和8.0%±0.3%.同时,覆盖污泥炭的沉积物中微生物α多样性最高,且参与硝化反硝化和有机物降解的微生物Bacteroidetes和Chloroflexi丰度比对照组分别增加23.2%和20.5%.综上所述,污泥炭具有良好的富营养化湖泊沉积物修复潜...     

煤矸石改性生物炭吸附水体中磷酸盐性能研究

水体中磷的去除对控制水体富营养化具有非常重要的意义.本研究通过以固体废弃物煤矸石和秸秆为原料,制成生物炭复合材料并应用于水溶液中磷酸根的吸附.利用SEM、Zeta电位测量等分析手段对其理化性质进行表征,并对不同的影响因素进行了分析研究以确定最佳的吸附条件.在此基础上,采用不同吸附动力学和吸附等温模型对生物炭的吸附行为和...     

两性磁化炭添加比例对河流沿岸土吸附Cu2+的影响

将两性(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰磁化炭分别以质量分数0、1％和2％加入嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土中,考察各混合土样对Cu2+的等温吸附和热力学特征.结果表明:混合土样对Cu2+的最大吸附量为58.36 mmol/kg～366.85 mmol/kg,添加等量两性磁...