氧化改性生物炭对设施菜地土壤氮素淋失的阻控作用与机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41571292
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0710.土壤侵蚀与土壤肥力
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Large numbers application, low use efficiency and serious leaching loss of nitrogenous fertilizer, has been serious problems in greenhouse vegetable cultivation. Regulatory roles of biochar on soil nitrogen cycle that has made people realize the potential resistance of control soil nitrogen leaching, but its mechanism is not clear enough.On the basis of previous studies, we think that retention caused by surface physical and chemical properties of biochar and its cooperation with soil microbial may be an important mechanism for biochar control soil nitrogen leaching. Therefore, the essentail issues of studying the effect of biochar on soil nitrogen cycle are how to improve capacity of the retention and show process of the retention.This project intends to treat peanut shell biochar as resrarch materials to improve the retention of biochar through optimization, removing the impurities and oxidation.To design a solid-liquid adsorption system of biochar to nitrogen, to detecte and show the rules of nitrogen accumulation on surface of biochar by scanning electron microscope and spectrum analysis, are to analyze the relationship between physicochemical factors on biochar surface and the sorption of nitrogen. Nitrogen is loaded to biochar by adsorption to make sure that biochar as a nitrogen pool. The function and mechanism of biochar to soil nitrogen cycle can be revealed through setting of indoor soil culture and field plot test, monitoring diversity changes of soil microbial responsible for nitrogen transformation under the condition of application the biochar that with nitrogen, and verifying the effect of biochar control soil nitrogen leaching. Results of the project will provide a new ideas to improve nitrogen fertilizer use efficency in greehoue vegetable cultivation.
氮肥投入量大、利用效率低、淋溶损失严重一直是设施蔬菜生产中致力客服的难题。生物炭对土壤氮素循环的调控作用使人们看到其阻控土壤氮素淋失的潜力,但其作用机制尚未获得共识。基于先前研究,初步认定“生物炭表面特异的理化因子及与微生物互助形成的吸持作用可能是其阻控氮素行为的重要机制”。如何提高这种吸持能力和表征其过程是生物炭影响氮素循环研究的关键问题。本研究拟以花生壳生物炭为材料,对其优选去杂、氧化改性,提高吸持能力。设计生物炭对氮素的固液相吸附体系,借助电镜扫描、光谱分析等技术观察与表征氮素在生物炭表面的累积规律,解析其表面理化因子与氮素吸持的关系。通过吸持作用将氮素锚定于生物炭表面,使其作为氮素贮库。设置土壤培养和田间试验,监测氮转化相关微生物对载氮生物炭输入的响应特征,验证生物炭对氮素土壤淋移的阻控效应,揭示生物炭影响土壤氮素行为的作用与机制。为设施蔬菜生产氮肥高效管理提供新的思路。

结项摘要

本研究在高温(500℃)充N2条件下热解制备花生壳生物炭(PBC),经HCl、H2SO4和H2O2氧化得改性生物炭(HCl-PBC、H2SO4-PBC和H2O2-PBC)。探索氧化剂对生物炭的改性效果,解析氧化改性生物炭吸附铵态氮和硝态氮性能与机制,揭示载氮生物炭对土壤微生物的影响及缓控土壤氮素循环的作用。结果表明:HCl、H2SO4和H2O2处理有效清除生物炭表面灰分,增加可固定碳48.6%-68.8%,增大比表面积10.8%-18.5%,增加C=O、-COO等含氧官能团,降低pHpzc和pH。H2O2处理增大生物炭表面O/C和(O+N)/C值,增强生物炭的亲水性和极性,HCL和H2SO4处理引起过氧化作用,破坏生物炭的大孔。改性效果表现为H2O2>HCL>H2SO4。氧化剂处理显著增强生物炭对NH4+-N和NO3--N吸附能力。Langmuir方程均较好地描述等温吸附行为,吸附动态分别符合伪一级、二级方程。以单层物理吸附为主,同时伴随一定的化学吸附,大比表面积提供多吸附位点和丰富的孔隙扩散作用,是其吸附NO3--N和NH4+-N的主要因素,表面-OH通过静电引力、C-O或C=O通过羰胺缩合或亚甲基缩合、-CH3通过共轭效应等生成-C=C=N、-C=N及-C-N键等吸附NH4+-N。表面-OH、C=C或C=O通过形成氢键及π-π共轭方式、离子交换等吸附NO3--N。吸附能力表现为H2O2-PBC>H2SO4-PBC>HCL-PBC。适量添加载氮生物炭能够促进土壤真菌、细菌的生长繁殖,而高量施用对其生长代谢产生抑制作用。添加载氮生物炭显著增加土壤中全氮、硝态氮和铵态氮含量。小白菜生物量增加5.4%~8.7%,土壤硝态氮淋失量较等氮量尿素降低75.6%~90.4%,土壤N2O排放量降低3.8%~52.1%,CO2排放增高27.6%-63.1%,CH4排放得到有效抑制。土壤固碳潜力(SOCP)增加16.9%-20.2%,净温室综合效应(GWP)降低1.8%~10.2%,温室气体排放强度(GHGI)降低5.3%~16.2%。载氮生物炭能满足作物对氮素需求,增加土壤固碳潜力,降低温室气体排放,阻控土壤氮素淋溶损失。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
花生壳生物炭对潮土和红壤理化性质和 温室气体排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方 明;任天志;赖 欣;王知文;宋婷婷;李 洁;张贵龙
  • 通讯作者:
    张贵龙
Sorption of cadmium onto Mg-Fe Layered Double Hydroxide (LDH)-Kiwi branch biochar
镁铁层状双氢氧化物 (LDH)-猕猴桃枝生物炭对镉的吸附
  • DOI:
    10.1080/26395940.2019.1604165
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL POLLUTANTS AND BIOAVAILABILITY
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Tan, Yuehui;Yin, Xianqiang;Wang, Nong
  • 通讯作者:
    Wang, Nong
不同原料生物炭对水体硝态氮的吸附性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋婷婷;李洁;张贵龙;赖欣;陈义轩;王知文;方明;杨殿林
  • 通讯作者:
    杨殿林
不同原料生物炭对铵态氮的吸附性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋婷婷;赖 欣;王知文;方 明;杨殿林;居学海;李 洁;张贵龙
  • 通讯作者:
    张贵龙
Integration of behavioural tests and transcriptome sequencing of C. elegans reveals how the nematode responds to peanut shell biochar amendment
线虫行为测试和转录组测序的整合揭示了线虫如何响应花生壳生物炭修正
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.136024
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Li Jie;Chen Yixuan;Guilong Zhang;Ruan Weibin;Shan Shaojie;Xin Lai;Dianlin Yang;Yu Zhiguo
  • 通讯作者:
    Yu Zhiguo

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Dichloridobis(4-pyridylmethyl 1H-pyrrole-2-carboxylate-N)zinc
二氯双(4-吡啶甲基1H-吡咯-2-羧酸酯-N)锌
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Acta Crystallographica Section E-Structure Reports Online
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    李灿;张贵龙;尹振明
  • 通讯作者:
    尹振明
2-(4-chloro-N-{2-[(1-H-pyrrol-2-yl)carbonyloxy]ethyl}aniline)ethyl 1-H-pyrrole-2-carboxylate
2-(4-氯-N-{2-[(1-H-吡咯-2-基)羰氧基]乙基}苯胺)1-H-吡咯-2-甲酸乙酯
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Acta Crystallographica Section E-Structure Reports Online
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    颜莹;张贵龙;尹振明
  • 通讯作者:
    尹振明
水-酒精混合蒸气Marangoni凝结液珠移动实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李恒;张贵龙;李勇;夏凯;王进仕;严俊杰
  • 通讯作者:
    严俊杰
春季休牧对内蒙古羊草草原有机碳储量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李玉洁;宋晓龙;修伟明;张贵龙;刘红梅;赵建宁;杨殿林
  • 通讯作者:
    杨殿林
休牧对草地生态系统的影响研究进展.农业环境与发展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农业环境与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李玉洁;宋晓龙;于雯超;王慧;张贵龙;杨殿林
  • 通讯作者:
    杨殿林

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码