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.

工农业废料在去除养殖废水中污染物方面有一定的应用潜力.本研究以养殖废水为对象,选用镁矿渣、铁矿渣和生物炭3种工农业废料,按体积比1∶1∶1混匀制成混合材料,然后将其与表层土壤按体积比0.75％、2％、5％和10％混合后填装柱体,在室内稳态饱和条件下进行土柱迁移实验.试验结果显示:养殖废水中污染物质的去除率与混合材料添加量呈正相关,总体上以5％～10％混合材料掺入量最佳.此时对总氮的去除率为29.89％,累计去除量达到21.95 mg·kg-1;对总磷的去除率为57.49％,累计去除量为15.03 mg·kg-1;化学需氧量的去除率为18.08％,累计去除量为363.11 mg·kg-1;生化需氧量的去除率为38.52％,累计去除量为6.59 mg·kg-1;浊度的去除率达到19.22％,累计去除量为210.78 NTU.研究表明,以5％～10％混合材料与土壤混合,可有效去除污水中20％以上的污染物质,本研究可为养殖废水为主的面源污染拦截阻控策略提供科学依据.

为改善我国亚热带桉树人工林土壤磷(P)供应不足的状况,该研究利用生物质炭(BC)作为土壤改良剂,以桉树人工林(林龄为 15 年)土壤为研究对象,通过室内培养试验,分别加入不同用量[0(CK)、2%、5%、10%和 20%]的BC,重点探究不同用量BC对土壤P组分及转化的影响及其与土壤理化性质之间的关系.结果表明:(1)与CK相比,20%的BC添加量显著提高了土壤硝态氮(NO3--N)、全磷(TP)、微生物生物量磷(MBP)含量和pH值(P<0.05),而2%、5%和10%的BC添加量仅显著提高了MBP和pH值(P<0.05),对其他土壤理化指标无显著影响.(2)与 CK 相比,2%的 BC 添加量显著提高了易利用性磷(LP)(P<0.05),5%和 10%的BC添加量显著提高了速效磷(AP)和LP(P<0.05),20%的BC添加量显著提高了AP、LP和难利用性磷(OP)(P<0.05),但中等程度利用性磷(MP)在 4 种BC添加量下均无显著变化.(3)与C、N和P转化相关的β-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、蛋白酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)活性均在 10%和 20%的BC添加量下显著高于CK(P<0.05).(4)相关分析结果表明,ln(BG)和ln(NAG+LAP)均与ln(ACP)呈显著正相关(P<0.05);冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,pH、TN和TP是驱动桉树人工林土壤P组分变化的最主要因素;结构方程模型(structural equation model,SEM)进一步表明,pH、C∶P和N∶P是驱动土壤P转化的最关键因子.综上所述,不同用量BC主要通过影响土壤理化性质提高与C、N循环相关的酶活性,并在一定程度上改善桉树人工林土壤的P供应潜力,其中以高浓度BC添加量(20%)的效果最佳.该研究对指导我国桉树人工林土壤养分管理及促进林业可持续发展具有重要意义.

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素.本研究以不同粒径(0.25～1 mm、0.075～0.25 mm、＜0.075 mm)油菜秸秆生物炭(SBC)和鸡粪生物炭(MBC)分别与两种土壤(高磷土、低磷土)混合进行室内培养30 d,通过土壤磷等温吸附试验与解吸试验,结合土壤磷吸附相关性质,评价不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响.结果表明:在水体系中,3个粒径的SBC与MBC对磷的吸附能力大小均表现为＜0.075 mm(43125、20083 mg·kg-1)＞0.075～0.25 mm(37376、13199 mg·kg-1)＞0.25～1 mm(27749、12251 mg·kg-1);在土壤体系中,同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小.与无生物炭处理相比,添加SBC提高了 土壤对磷的最大吸附量(Smax),增幅为236.8％～755.7％,并降低了土壤磷解吸率;添加MBC的Smax增幅较SBC低,但提高了 土壤磷解吸率(增幅为7.2％～295.9％).两种生物炭处理均显著增加了 土壤总磷、速效磷和交换性钙、镁含量,其中SBC处理交换性钙、镁含量增幅为64.0％～257.1％,MBC处理增幅为39.1％～205.3％,且土壤交换性钙、镁含量与Smax呈极显著正相关.综上,生物炭粒径对土壤磷吸附性能的影响较小,提高土壤对磷吸附性能的关键因素是生物炭施入后带入的钙、镁;油菜秸秆生物炭对土壤磷吸附能力强,适用于提高富磷土壤对磷的固持能力,减少盈余磷素的流失;而鸡粪生物炭更适于改善低磷水平土壤,提高有效磷含量.

近年来中药产业迅猛发展,导致中药资源产业化制造过程中产生大量的中药药渣.目前对中药药渣的处理方式以堆积、填埋、焚烧为主,这些粗放低值化利用方式造成巨大的资源浪费及潜在的环境污染."碳达峰""碳中和"("双碳")已成为国家战略目标,在"双碳"的大背景之下,中药产业正迎来新一轮"低碳"风潮,中药药渣高值化利用成为中药行业践行低碳经济的突破口.该文在低碳经济视角下,通过查阅国内外相关文献,对中药药渣的微生物转化技术、酶转化技术、生物质热解、气化、水热液化等高值化利用技术进行归纳总结.对中药药渣在饲料添加剂、生物有机肥、食用菌栽培基质、制备活性炭处理废水、新能源电池等方面的应用进行综述.结合中药药渣的资源利用现状,提出切实可行的资源化开发利用策略和建议,以期为中药资源产业链提质增效与绿色发展,推动实现碳达峰、碳中和目标提供研究思路和理论依据.

为探讨道地产区栽培防风适宜的施肥模式,采用田间试验分别考察了有机肥替代(有机肥+氮磷钾配施)与化肥减施(有机肥+氮磷钾减量配施、有机肥+氮磷钾减量配施+生物质炭土壤调理剂)施肥模式下防风产量、品质与土壤质量变化,并采用CRITIC权重法分别对药材品质评价数据集、土壤质量评价数据集进行了综合分析.结果发现①有机肥替代模式下防风产量增幅为 4.93%～12.67%;化肥减施YHT15 处理下增产 44.43%,高于有机肥替代模式.②2 种施肥模式下防风药材质量均高于《中国药典》标准,增施生物质炭有助于药材质量的提高,增幅 82.83%～181.54%.CRITIC法分析显示药材品质综合得分较高的施肥处理为YHT15、YH30、YH15.③2 种施肥模式下土壤质量均高于对照,土壤质量综合得分较高的施肥处理为YHT15、YHT30、YHT.该研究表明添加生物质炭作为土壤调理剂,配施适量有机肥,减施部分化肥的施肥模式是吉林省西部白城地区发展防风种植的适宜方式,其具体施肥方式为:基肥为过磷酸钙 361 kg·hm-2+硫酸钾 110 kg·hm-2+有机肥 82 kg·hm-2+稻壳生物质炭 10 000 kg·hm-2,以尿素追肥 3 次,分别为 29、29、20 kg·hm-2.

为明晰内生真菌在宿主植物耐盐生长中是否存在拮抗作用,探讨利用内生真菌提高困难立地条件下造林成活率的可能,将两株耐盐内生真菌葡萄座腔菌(Botryosphaeria sp.)Z1(T3)、炭团菌(Hypoxylon sp.)Y6(T4)及其混合菌(T2)进行固体发酵培养,添加到栽植有木麻黄(Casuarina equisetifolia)幼苗的不同盐度(质量分数为0、3‰、6‰、9‰)盆钵土壤中,以添加菌株载体(T1)和无添加(CK)为对照,研究固体培养内生真菌对土壤盐胁迫下木麻黄幼苗抗逆生理特征的影响及其与生物量的关系.结果表明:菌株处理显著提高了盐胁迫下幼苗的生物量,幼苗生理特征受土壤盐度、时间和菌株种类影响较大.3‰盐度下,T2处理15天后可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及45天后过氧化氢酶(CAT)活性高于CK、T1,相对电导率(REC)在T2、T3和T4处理胁迫期都显著降低;9‰盐度下,T2、T3和T4处理实验期内REC、H2O2含量显著降低,胁迫60天后丙二醛(MDA)含量显著降低,SS含量、SOD活性、CAT活性显著增加,T2处理的SP含量、过氧化物酶(POD)活性同样显著增加.采用逐步回归建立了菌株处理下幼苗生理特征与生物量关系的回归方程模型,通径分析表明REC、POD活性和SS含量为影响生物量的主要生理因素.综上,不同菌株对幼苗渗透调节物质含量、氧化酶活性和生物量的影响不同,混合菌的拮抗作用最为明显,研究结果初步揭示了盐胁迫下木麻黄渗透调节物质含量、抗逆酶、生物量与木麻黄内生真菌的关系,为木麻黄抗逆工程菌的发掘提供了研究基础.

为探讨生物质炭添加对森林原位土壤呼吸动态及温度敏感性的影响, 于2014年5月至2016年4月对浙江省杭州市富阳区庙山坞林区毛竹(Phyllostachys edulis)林进行了为期两年的生物质炭添加试验,生物质炭施加量分别为0 (CK)、5 (LB)、10 (MB)和20 t·hm-2(HB).利用LI-8100土壤碳通量系统测定土壤呼吸速率时空动态.结果表明: 添加生物质炭会降低毛竹林土壤呼吸速率且呈现明显的季节动态, 土壤呼吸速率在6-7月最高(林分1中LB处理除外), 1月或2月最低, 添加生物质炭对毛竹林土壤呼吸的影响显著; CK、LB、MB和HB处理的年平均土壤呼吸速率分别为3.32、2.66、3.04和3.24 μmol·m-2·s-1; 与对照相比, LB、MB和HB处理下年平均土壤呼吸速率分别降低2.33%-54.72%、1.28%-44.21%和0.09%-39.22%.添加生物质炭使LB、MB、HB处理的土壤水分含量分别增加了0.97%-75.58%、0.87%-48.18%和0.68%-74.73%.土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈现显著的指数相关关系, 与5 cm土壤水分含量没有显著相关性, 但与温度和水分呈显著相关关系.生物质炭添加影响土壤呼吸温度敏感性, LB、MB处理明显增加土壤温度敏感性.LB、MB和HB处理下年平均累积土壤呼吸CO2排放分别降低7.98%-35.09%、1.48%-20.63%和-4.71%-7.68%.添加生物质炭显著降低毛竹林土壤碳排放和土壤温度敏感性, 对缓解气候变化具有一定意义.

目的 为了探讨土壤增施不同量生物质炭对牛膝植株生长和根有效成分含量的影响.方法 通过盆栽的方法,在土壤中添加0(对照)、1％、2％、4％的生物质炭,比较不同处理牛膝植株性状和β-蜕皮甾酮含量变化.结果 施入生物质炭能提高牛膝株高、茎粗、根长和根粗,减少叶片数和主茎分支数,根中β-蜕皮甾酮含量增加;添加4％生物质炭处理牛膝根干重和鲜重分别增加22.28％和21.82％;添加2％和4％生物质炭处理牛膝根中β-蜕皮甾酮含量比对照增加增加15.32％、28.47％.结论 土壤中添加生物炭能促进牛膝植株生长,增加干重和提高牛膝β-蜕皮甾酮含量.

通过对尾巨桉DH3229组培苗木施用原料来源不同的腐殖酸肥料,对比分析不施肥方式(施常规复合肥、桉专用肥、桉专用肥+泥炭腐殖酸、桉专用肥+风化褐煤腐殖酸肥)下桉树苗木生长及抗性生理特性差异.结果表明:施肥能明显促进尾巨桉DH3229苗木苗高、地径生长及干物质积累.其中,施桉专用肥+泥炭腐殖酸对苗高的促生效果比施桉专用肥+风化褐煤腐殖酸高2.03%,但二者均低于施桉专用肥处理;施肥处理极显著提高了尾巨桉地径生长,地径及其增长量均为对照的2倍以上,但添加腐殖酸与否对桉树地径生长的促进效果无明显差异;腐殖酸极大地促进了根的生物量累积,桉专用肥中添加泥炭和风化褐煤腐殖酸后,根生物量分别提高了8. 5%和40.92%;施肥能明显提高或降低尾巨桉苗木叶片酶的活性,其中,施桉专用肥+泥炭腐殖酸对提高植株叶片的抗性生理能力比施桉专用肥+风化褐煤腐殖酸好.