Characterization of cattle manure-derived biochar and its synergistic effects with inorganic and organic fertilizers on soil properties, microbial community, and forage maize yield
Yuanfeng Zhao · Ruofei Guan · Jiang Ran 等 8 人
研究牛粪生物炭特性及其与无机/有机肥配施对土壤、微生物和青贮玉米产量的影响。
200-600°C热解牛粪生物炭表征，结合田间试验分析土壤、微生物与玉米产量。
300°C热解生物炭配合减半无机肥使玉米增产9.83%，并改善土壤与微生物群落。
可探究牛粪生物炭替代化肥的长期固碳效应及不同土壤类型下的微生物调控机制。
牛粪生物炭热解参数与田间试验数据扎实，为粪污资源化与化肥减施提供实证，但属细分领域研究，公共影响有限。
生物炭对土壤肥力和植物生长的影响取决于其原料、理化性质和多孔结构。然而，牛粪源生物炭在实际生产中应用较少，其提高作物产量的效果及潜在机制尚不清楚。本研究对200 °C至600 °C热解牛粪制备的生物炭的性质和结构进行了表征。随后，通过田间试验研究了生物炭及其与无机或有机肥料配施对土壤性质、微生物群落结构以及玉米生长和产量的影响。综合考虑生物炭产率、孔隙特征、比表面积和官能团保留情况，选择300 °C作为适宜的目标热解温度，此时生物炭产率较高，为75.93%。结果表明，将无机肥施用量减少50%并配施生物炭（FB50）可使玉米产量达到63.33 t·hm⁻²，比全量无机肥处理（F；57.67 t·hm⁻²）高9.83%，尽管差异未达统计显著水平，但这表明了一种减少化肥使用的可持续途径。生物炭可能通过支持关键微生物类群如绿弯菌门（Chloroflexi）、变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）来促进玉米生长，这些微生物参与养分循环和酶活性。此外，生物炭与有机肥配施改善了土壤性质和微生物多样性，但未提高玉米产量。具体而言，与单施粪肥（B）相比，添加全量生物炭（MB100）使土壤pH从4.78提高到5.31，土壤有机碳增加了75.22%。总体而言，牛粪源生物炭提供了一种实用的废弃物管理方案，既能提高植物产量和土壤健康，又能减少对化肥的依赖。