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【目的】 设施菜田土壤磷素高量累积、磷迁移风险高。水滑石改性生物炭是很好的阴离子吸附材料,探究不同原材料制备的水滑石改性生物炭对高磷设施菜田土壤磷吸附性能的影响,为高磷设施菜田合理利用改性生物炭、降低磷素损失风险提供科学依据。 【方法】 采用500℃下限氧热解法制备竹炭 (BB) 、玉米秸秆炭 (MB) 和猪粪炭 (PB) 样品,利用共沉淀法将Zn/Fe水滑石 (Zn/Fe-LDHs) 分别负载在3个生物炭表面,得到水滑石改性竹炭(LDH-BB)、水滑石改性玉米秸秆炭 (LDH-MB) 和水滑石改性猪粪炭 (LDH-PB) 。以6个生物炭样品为试材进行土壤磷吸附–解吸实验和土柱淋溶实验,以不添加生物炭处理为对照。磷吸附–解吸实验利用Langmuir和Freundlich方程拟合吸附数据,并测定了土炭混合物的磷解吸量。土柱淋溶实验测定了淋溶液体积、pH及不同形态磷含量。 【结果】 水滑石改性生物炭的Zn、Fe元素含量、O/C和(O+N)/C原子比提高,pH、C、N和P元素含量降低。改性后生物炭表面出现不规则层状附着物,比表面积增加,其大小依次为LDH-BB>LDH-PB>LDH-MB>BB>MB>PB。根据Langmuir方程拟合结果发现,LDH-BB处理磷的吸附性能最优,其最大理论吸附量 (3681 mg/kg) 分别是LDH-MB、BB和MB处理的3.41、3.34和4.25倍。土柱淋溶实验发现,各生物炭处理淋溶液体积较CK均减少,其中LDH-BB处理累积淋溶液体积最少,减少量分别为BB、MB、PB、LDH-MB和LDH-PB处理减少量的1.61、3.27、4.32、1.89和2.59倍。LDH-BB、LDH-MB和LDH-PB处理的磷素累积淋溶量 (TP) 较BB、MB和PB处理分别显著降低25.68%、17.51%和34.38%。所有处理淋溶液中各形态磷的比例均以可溶性反应磷 (SRP) 最高,其次为可溶性有机磷(SOP)和颗粒磷 (PP) 。LDH-BB、LDH-MB和LDH-PB处理的淋溶液SRP占比较BB、MB和PB处理分别显著降低7.72%、6.69%和12.07%。 【结论】 添加Zn/Fe水滑石改性竹炭显著提高了设施菜田土壤磷的吸附量,减少了磷累积淋溶量,是降低高磷设施菜田土壤磷损失风险的有效措施。 相似文献
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【目的】 探究生物炭配施化肥对不同粒级团聚体中微生物量碳、氮 (MBC、MBN) 含量和胞外酶活性的影响,分析影响团聚体胞外酶活性变化的主控因素,为提升土壤质量提供科学依据。 【方法】 田间微区试验在河南现代农业研究基地进行,供试土壤为石灰性潮土。设置4个处理:不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施生物炭 (BC) 和生物炭配施化肥 (BC+NPK),生物炭是以花生壳为原料高温裂解制备而成,仅在试验开始前施用一次,化肥每季均施用。试验开始于2017年小麦季,于2019年9月玉米收获后采集耕层土壤样品,测定土壤养分含量,分析各粒径团聚体MBC、MBN含量和酶活性。 【结果】 与CK相比,NPK处理可显著提高耕层土壤有效磷、速效钾和硝态氮含量,BC处理可显著提高有机碳和全氮含量,BC+NPK处理则显著提高了以上各指标含量。与CK相比,BC处理显著降低了粒径2～0.25 mm团聚体MBN含量,并明显增加了该粒径的MBC/MBN值;BC+NPK处理显著增加了粒径 > 2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中MBC含量 (增幅分别为59.57%和34.68%),也增加了耕层土壤、粒径 > 2 mm和2～0.25 mm团聚体中MBN含量 (增幅分别为17.33%、42.24%和19.28%)。与CK相比,NPK、BC和BC+NPK处理均显著增加粒径 > 2 mm团聚体微生物熵,而BC和BC+NPK处理则显著降低了耕层土壤、粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体微生物熵。与CK相比,NPK和BC+NPK处理均显著提高了粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体中β-葡糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、α-葡糖苷酶和β-木糖苷酶活性;在粒径 > 2 mm团聚体中,仅BC+NPK处理明显提高了该四种酶的活性。与CK相比,NPK和BC+NPK处理均明显提高了粒径 > 2 mm团聚体中脲酶活性及粒径0.25～0.053 mm团聚体中乙酰氨基葡糖苷酶活性,仅BC+NPK处理可显著提高粒径 > 2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中亮氨酸氨基肽酶活性。团聚体酶活性变化与MBC、MBN含量以及MBC/MBN值显著相关。粒径 > 2 mm团聚体中酶活性变化与微生物熵、全氮和MBC含量均显著相关,粒径2～0.25 mm团聚体中酶活性变化与MBC/MBN值显著相关,而粒径0.25～0.053 mm团聚体中酶活性变化与MBC含量显著相关。 【结论】 生物炭与化肥配施有利于土壤碳的固存,改善土壤微环境,提升土壤质量,且生物炭添加到土壤中有较长的后效。 相似文献
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利用盆栽试验探究镁改性生物炭和磷肥配施对红壤磷素有效性及小麦产量的影响,试验设置对照(CK)、单施磷肥(P)、单施镁改性生物炭(MgBC)和磷肥配施镁改性生物炭(P+MgBC)4个处理.结果表明,单施镁改性生物炭或单施磷肥均可增加土壤有效磷(AP)含量,且两者配施其含量显著高于单施.P+MgBC处理土壤AP含量较CK、... 相似文献
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