科研产出
生物炭与丛枝菌根真菌对土壤中磷供应影响的研究进展
《生态环境学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：磷是植物必需的营养元素,但土壤有效磷匮乏已限制农业绿色高效发展.传统补磷措施利用率低且易引发环境风险.近年研究表明,生物炭和丛枝菌根真菌(AMF)均可提升土壤磷有效性,但协同机理仍缺乏系统阐释.该文从3 个角度探讨其协同解锁土壤磷库的机理.生物炭多级孔结构改善土壤孔隙度和通气性,为AMF菌丝延伸提供通道;AMF以胞外聚合物加固孔壁,扩大磷捕获范围并提高外源磷利用率.生物炭碱性组分提高土壤pH,削弱铁/铝/钙对磷的固定,促进磷向可溶态转化;AMF 分泌有机酸与磷酸酶络合金属离子,释放磷位点,并氧化生物炭表面,增强其亲水性及阳离子交换能力,促进磷的解吸循环,实现磷活化.生物炭释放的信号分子诱导AMF的分枝与侵染;共生后AMF调控高亲和力磷转运蛋白及SPX-PHR模块、分泌酶矿化有机磷,并重塑根际微生物群落,富集溶磷菌和有机磷矿化真菌,构建"生物炭-AMF-植物-微生物"闭环磷循环.尽管机制日趋明晰,但其环境适应性、材料-微生物匹配度及长期效应仍有待探索.未来需基于系统框架,结合光谱显微与多组学研究,解析网络互作与动态反馈,为精准磷管理提供理论支撑,推动农业向循环养分经济转型.
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生物炭对菠萝连作土壤微生物学特性及其心腐病的影响
《中国土壤与肥料 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：通过温室盆栽试验，设置0%、0.4%、0.8%、1.2%4个生物炭用量(分别为B0、B0.4、B0.8、B1.2处理)，研究不同用量生物炭对菠萝连作土壤理化性质、微生物群落、酶活性及其心腐病发病率的影响。结果表明，与B0处理相比，B0.4、B0.8和B1.2处理的菠萝连作土壤pH分别显著升高0.15、0.33和0.21；土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾及有机质含量均显著增加，而土壤全磷、全钾含量无明显变化。3个生物炭处理下，土壤微生物量碳含量较B0处理分别显著提高23.14%、57.28%和48.49%，土壤微生物量氮含量分别显著提高53.71%、153.34%和144.24%，而土壤微生物量碳/微生物量氮显著降低。此外，施用生物炭显著增加了菠萝连作土壤细菌与放线菌数量，增强了土壤脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶及纤维素酶活性，而显著降低真菌数量以及菠萝心腐病发病率。因此，生物炭施用能够有效改善菠萝连作土壤，且以0.8%生物炭施用量的效果最佳。
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生物炭与氮肥共施对甘蔗产量和糖分质量的影响
《中国糖料 》 2024
摘要：[目的]探求生物炭对大田新植甘蔗生长的效应,从而为甘蔗生产上应用生物炭和制定氮肥高效管理提供理论基础.[方法]试验以甘蔗品种'GT11'和'B8'为材料,设置低氮 N 120 kg/hm2 和高氮N 600 kg/hm22 个氮水平,生物炭C0、C10 和C20 t/hm23 个水平,调查测定炭氮配施对甘蔗农艺生长、氮积累量和氮利用率及产量构成因素的影响.[结果]生物炭可适当增加甘蔗出苗率、分蘖率和株高,生物炭虽对产量增加无明显效应,但能够提高甘蔗糖分0.19%~0.82%,从而使产糖量增加了 1.93%~10.77%.高炭处理下甘蔗氮累积量增加了0.41%~4.74%,但对氮利用率未起到显著提高作用.[结论]生物炭对新植甘蔗的分蘖、氮累积量及糖度累积起到了一定的促进作用,但这种效应因品种而异,氮在其中的作用大于生物炭的作用.
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炭基肥对老茶园土壤有机碳矿化温度敏感性的影响
《中国农业气象 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：采取室内恒温培养法,以施用炭基肥(BF)、不施炭基肥(CK)的40a茶园土壤为研究对象,设定15℃、25℃和35℃共 3 种不同温度场景,连续监测土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)矿化特征并分析有机碳矿化温度敏感性,为评估老茶园固碳减排及障碍消减提供参考.结果表明:(1)炭基肥提升了温变场景下茶园土壤pH值和SOC含量.15℃、25℃和 35℃培养温度下,BF处理的土壤pH值较CK处理分别增加 0.45、0.07 和 0.28 个单位;BF处理的SOC含量较CK处理分别提高 22.19%、16.65%和 25.50%.(2)炭基肥增加了温变场景下茶园SOC累计矿化量、潜在矿化势(CS)及土壤呼吸强度,对SOC矿化呈现正激发效应.15℃、25℃和35℃培养温度下,BF处理的SOC累计矿化量较CK处理分别提高15.61%、46.51%和36.89%.BF处理的CS值随温度升高呈现先增加后减少的变化趋势,25℃培养温度下BF处理的CS值较15℃和35℃培养温度下分别提高 147.11%和 29.21%.(3)炭基肥降低温度升高处理下茶园SOC矿化温度敏感性.25~35℃温度范围内,BF处理的Q10(土壤有机碳矿化温度敏感性)值较CK处理降低 6.25%;BF处理在 25~35℃温度范围内Q10值较 15~25℃温度范围内的Q10值降低 25%.说明施用炭基肥可有效改良 40a茶园土壤理化性质,增加土壤固碳,并提升茶园土壤碳库应对温度变化的稳定性,炭基肥利于优化低产老龄茶园可持续生产管理.
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等氮替代施入生物炭对南方免耕早稻田温室气体排放的影响
《中国农业气象 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：生物炭是新型外源有机底物，其稳定性好，吸附性强，富含碳营养物，常作为固碳减排的重要有机资源。中国南方早籼稻产量高，雨热同期且种植制度独特，2021-2022年试验在典型籼稻区南宁开展，共设置3种处理分别为，对照处理（CK）：不施肥；无机氮投入（T1，化肥）处理：化肥施用量为常规施肥水平，复合肥800kg·hm-2，尿素260.87kg·hm-2，钾肥193.55kg·hm-2；无机氮配施有机氮（T2，生物炭+化肥）处理：生物炭4000kg·hm-2，复合肥738.67kg·hm-2，尿素146.09kg·hm-2，钾肥34.19kg·hm-2。本研究在水稻插秧5d后，采用分离式静态箱-气相色谱法，定期监测水稻生育期内稻田土壤温室气体排放，解析其温室气体累计排放量、排放当量及水稻产量性状，探讨等氮替代施入生物炭对南方早稻田温室气体排放、水稻产量的影响，为优化集约化早籼稻低碳种植和减肥增效提供依据。结果表明：（1）生物炭能降低稻田土壤CH4、CO2排放，通过减缓CH4排放而减小综合排放当量。化肥配施生物炭可减缓单施化肥引起的温室气体碳源增排效应，其减缓CO2排放的延后效应较明显，生物炭处理（T2）中，与化肥处理（T1）相比，2021年CH4最大排放通量降低41.38%，累计排放量降低31.25%,2022年最大排放通量降低50.50%，累计排放量显著降低50%,2a的综合排放当量显著低于T1处理；2021年CO2最大排放通量、累计排放量分别比T1处理减小57.38%和37.68%,2022年比T1处理分别相应减小16.06%和35.52%。（2）生物炭可抑制N2O排放，显著降低累计排放量，减小氮源排放当量。与T1处理对比，T2处理2021年N2O最大排放通量减小5.43%，而累计排放量显著降低33.53%;2022最大排放通量减小73.75%，累计排放量显著降低54.33%。（3）生物炭利于集约化早籼稻种植结构优化，提升早籼稻生产力。生物炭投入稻田2a后，增产效果明显，T2处理的理论产量为T1处理的1.02～1.33倍，实际产量则是T1处理的1.06～1.32倍。化肥配施生物炭减少了早籼稻田温室气体排放，增加了水稻产量，可作为南方集约化早籼稻低碳生产优化模式。
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生物炭对旱坡地宿根甘蔗土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析旱坡地宿根甘蔗生长、土壤养分和微生物群落对生物炭的响应，揭示生物炭改良宿根甘蔗土壤的微生态机制，为缓解甘蔗连作障碍、宿根蔗病害及生物炭在甘蔗栽培中的应用提供科学依据。【方法】以旱坡地宿根甘蔗（种植第4年，1年新植3年宿根）为试验材料，设2个处理：不施用生物炭对照（CK）和施用生物炭处理（3 t/ha），分析生物炭对宿根甘蔗土壤养分、酶活性、微生物多样性和甘蔗生长的影响。【结果】与CK相比，施用生物炭可显著增加土壤碱解氮、速效钾和有机质含量（P<0.05，下同），显著提高蔗糖酶和酸性磷酸酶活性。施用生物炭还可改变土壤细菌和真菌分类单元（OTUs）总数，对土壤中各优势细菌门、细菌属相对丰度影响不大，但降低了真菌子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）及淀粉藻（Amyloflagellula）和镰刀菌属（Fusarium）相对丰度，增加了接合菌门（Zygomycota）及毛壳菌属（Chaetomium）和被孢霉属（Mortierella）的相对丰度。在甘蔗生长方面，施用生物炭可显著降低甘蔗梢腐病发病率，使甘蔗产量显著提高5.2%。【结论】施用生物炭可改良甘蔗土壤，改变土壤微生物群落结构，增强宿根甘蔗抗梢腐病能力，提高旱坡地宿根甘蔗第4年产量。
关键词： 甘蔗 生物炭 土壤 养分 微生物多样性 梢腐病发病率 产量
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不同秸秆生物炭对水稻生长及土壤养分的影响
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探讨桑枝秆、木薯秆和甘蔗渣生物炭对水稻产量及稻田土壤养分的影响,为充分利用广西桑蚕、木薯和糖料蔗产业秸秆废弃物资源实现水稻增产增收提供理论依据.[方法]采用盆栽试验,以不添加生物炭为对照,设添加桑枝秆生物炭1.5%、3.0%和4.5%;添加木薯秆生物炭1.5%、3.0%和4.5%;添加甘蔗渣生物炭1.5%、3.0%和4.5%共9个秸秆生物炭处理,于水稻主要生育期内调查水稻生长状况,收获后进行考种测产,并分析土壤pH及养分含量的变化情况.[结果]与对照相比,施用桑枝秆和甘蔗渣生物炭提高了分蘖中期和齐穗期的水稻株高,也显著提高了成熟期水稻的有效穗数和成穗率(P<0.05,下同).施用生物炭可增加水稻穗长、穗粒数和结实率(木薯秆生物炭3.0%和4.5%处理除外),对千粒重无显著影响(P>0.05).除木薯秆生物炭4.5%和甘蔗渣生物炭1.5%处理外,其他生物炭处理均可显著提高水稻产量,且桑枝秆、木薯秆和甘蔗渣3种生物炭均在添加量为3.0%时增产幅度最大,分别比对照增产38.05%、28.24%和32.73%,以桑枝秆生物炭3.0%处理的增产效果最佳.施用生物炭整体上可提高土壤的全氮、有效磷和速效钾含量,降低全磷、全钾和碱解氮含量.各生物炭处理的土壤pH(甘蔗渣生物炭1.5%和3.0%处理除外)和有机质含量显著提高,以甘蔗渣生物炭对土壤有机质的提升效果最佳,桑枝秆生物炭对土壤pH的提高幅度最大.[结论]施用3种生物炭均有效提高了稻田土壤肥力及水稻产量,其中木薯秆生物炭对土壤全氮、有效磷和速效钾含量的提升作用较佳,桑枝秆生物炭对水稻产量的提升效果较优.
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不同作物秸秆生物炭对水稻镉吸收的影响
《西南农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]分析桑树枝秆、木薯秆和甘蔗渣生物炭对水稻镉吸收的影响,为广西镉污染稻田稻米安全生产提供参考依据.[方法]以桑树枝秆、木薯秆和甘蔗渣为原料制备的生物炭开展镉污染水稻土盆栽水稻试验[分别设施用桑树枝秆生物炭1.5%(MB1)、3.0%(MB2)、4.5%(MB3)和木薯秆生物炭1.5%(CB1)、3.0%(CB2)、4.5%(CB3)及甘蔗渣生物炭1.5%(SB1)、3.0% (SB2)、4.5%(SB3)处理,以不施用生物炭为对照(CK)].于水稻收获后测定分析土壤pH、土壤有效态镉含量及稻秆和稻米镉含量.[结果]施用生物炭处理镉污染盆栽水稻土的pH均有所提高,其中桑树枝秆生物炭处理水稻土的pH显著高于CK、木薯秆生物炭处理(CB3处理除外)和甘蔗渣生物炭处理(P<0.05,下同);土壤有效态镉含量均显著降低,其中桑树枝秆生物炭处理水稻土的有效态镉含量显著低于甘蔗渣生物炭处理,与木薯秆生物炭处理差异不显著(CB3处理除外)(P>0.05);稻米镉含量均低于CK,其中,MB1、MB2和MB3处理的稻米镉含量分别比CK显著降低69.48%、70.54%和74.70%;CB1、CB2和CB3处理的稻米镉含量分别比CK显著降低7.14%、40.54%和41.46%;SB1、SB2和SB3处理稻米镉含量分别比CK显著降低29.57%、31.87%和38.37%.相关性分析结果表明,施用生物炭处理稻米的镉含量与土壤pH呈极显著负相关(P<0.01,下同),与土壤有效态镉和稻秆镉含量呈显著或极显著正相关.[结论]在镉污染稻田土壤中施用桑树枝秆、木薯秆和甘蔗渣生物碳可有效降低水稻稻米对镉的吸收量,其中施用4.5%桑树枝秆生物炭的效果最佳,可最大限度地降低水稻生产的镉污染风险.
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施用生物炭对甘蔗土壤化学性质及氮损失的影响
《广西糖业 》 2019
摘要：文章研究的目的是分析生物炭对甘蔗不同生长期土壤大量元素N、P、K及有机质含量、pH值、电导率和土壤中氮损失的影响,为甘蔗生产上应用生物炭提供理论基础。该试验采用桶栽甘蔗,施用不同用量的木薯茎杆生物炭,用15N示踪方法分析N含量,并测定P、K及有机质含量、p H值、电导率等指标。试验结果发现,生物炭处理可以明显增加甘蔗分蘖期土壤中的N含量,与不施生物炭对照相比增加了4.17%～33.33%,同时N损失从48.85%降至31.26%;P含量在分蘖期和成熟期也分别比对照增加了13.19%～61.67%,并促进了中后期土壤有机质含量增加,促进成熟期K在土壤中保留,显著提高了土壤的p H值,但对电导率无显著的影响。生物炭处理增加土壤N、P、K元素的作用与提高土壤的pH值和有机质含量有关。生物炭施用可改善甘蔗土壤的营养元素含量,增加N、P、K在土壤中的保留,提高土壤肥力,可以作为一种土壤改良剂在甘蔗生产中应用。
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