生物炭(Biochar)是利用生物残体在缺氧的情况下,经高温慢热解(通常<700℃)产生的一类难溶的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物[1]。生物炭多为颗粒细、质地较轻的黑色蓬松状固态物质,主要组成元素为碳、氢、氧、氮等,含碳量多在70%以上。生物炭可溶性极低,具有高度羧酸酯化和芳香化结构[2–3],其原料来源,农业废弃物如鸡粪、猪粪、木屑、秸秆以及工业有机废弃物、城市污泥等都可作为其原料[4]。生物炭原材料尺寸的大小会影响到生物炭产率,主要表现为尺寸增大生物炭产量随之增加。生物质炭促进土壤有机-无机复合体的形成,从而增强土壤有机质的稳定性。新疆水稻生物质炭怎么制作
生物炭自从被发现之日起,就以其改良土壤、提高作物产量等众多优点引起科学家的关注。黄超等利用盆栽试验,在肥力较差土壤上施用含碳量为63.4%的小麦秸秆生物炭,施用生物炭量为10、50和200g/kg的黑麦草产量分别比对照增加了7%、27%和53%;句芒芒等施用碳质量分数为47.17%的花生壳生物炭进行盆栽试验,番茄产量高达92746kg/hm2;Luo等采用田间试验研究发现,施入碳含量为67.69%的稻秆生物炭可以增加玉米干物质量。生物炭灰分含有一定量的矿质养分,污泥、畜禽粪便生物炭比木质、秸秆和壳类生物炭含量更高,可以补充养分贫瘠土壤及沙质土壤的一些养分供应。陈心想等研究发现,施用木质生物炭显著提高了新积土有效磷、钾含量。生物炭灰分量与生物炭pH值关系密切,碱性灰分物质高的生物炭pH值较高。湖南水稻生物质炭价格是多少生物质炭具有表面积大、多孔性以及吸附性强的特点,可以大量吸附土壤中的有机质等营养物质。
生物质炭可以通过对土壤理化性质的改变以及在土壤中的降解过程,直接或间接地影响氮素周转过程中硝化细菌、反硝化细菌和固氮菌的多样性和丰度,进而影响土壤氮素物质循环。生物质炭对农田土壤的净硝化速率影响可能并不明显,但是添加生物质炭可促进土壤中的硝化过程。以往研究表明,生物质炭的施用可以降低N2O的排放。其可能的原因为:生物质炭施用降低了土壤容重,增加土壤中氧气含量,从而降低反硝化过程;生物质炭中的碱性物质可以增加土壤pH值和N2O还原酶的活性,有利于反硝化过程中N2O向N2的转化,从而减少了N2O的排放;生物质炭发达的孔隙结构和较大比表面积,增加对土壤中 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 的吸附,从而减少反硝化作用的基质。
“一炭三肥”炭基生态途径以低温热解技术为基础,炭化利用多种农业废弃生物质资源,形成了集农业废弃物处理、生物质能源利用与土壤改良和环境治理的多元化利用途径,主要产品包括生物质炭(基础产品)、土壤改良剂(炭基有机肥)、炭基复混(掺混)肥、液体复合肥4个产品。林木类生物质炭pH高、孔隙发达,可直接用于重金属污染农田治理。秸秆类和城市污泥生物质炭养分含量高,可以和化学肥料结合制备成生物质炭基肥,部分替代化学肥料用于主要粮食作物生产。林木类、果壳类生物质炭与畜禽粪污混合堆肥,通过接种有益微生物,制备土壤调理剂,用于盐碱土、连作障礙土壤治理和中低产田土壤快速改良。其中,生物质炭为土壤结构重建提供有机质支撑,畜禽粪污为土壤微生物和植物生长提供养分资源。炭化过程中产生的木醋液和生物质炭浸提液用于生产商品液体有机肥,一方面为植物生长提供养分,另一方面可作为植物促生剂提高植物抗逆性。浸提后的生物质炭保留了良好的孔隙结构和表面活性,可用于重金属污染土壤治理。炭化过程中产生的可燃气体可直接为生物质炭基肥制造、生物质炭原料烘干提供能源。秸秆生物质炭,这是一种以秸秆为原料经过高温炭化处理而得到的炭素产品。
生物质是一个的概念。所有的直接或间接利用绿色植物光合作用获得的有机质都称为生物质,包括植物、动物、微生物,以及它们所产生的废弃物,如动物粪便等。由于生物质是含碳的有机质,因此理论上所有的生物质都可以作为制备活性炭的材料。然而考虑到成本与储量,以农林废弃物为的木质纤维素是较为理想的活性炭原料。生物质原料的组分和结构对活性炭的性能有较大影响,目前椰壳、核桃壳、松子壳等果壳原料,在制备高比表面积的活性炭方面已经取得了很好的效果。但毕竟这些果壳的储量很有限。因此,我们团队一直在尝试使用来源更的生物质制备活性炭,如秸秆、木屑、污泥、废弃蔬菜等来自农业、林业以及城市的废弃物。据统计,单就秸秆而言,我国每年产生的秸秆量就超过11亿吨,因此生物质制备活性炭具有巨大的潜力。生物质炭具有多孔结构,提供了大量的吸附位点,能够高效吸附重金属离子。湖南树苗生物质炭培养方法
生物质炭本身含有一些可利用的养分如P、K、Ca、Mg,能增加土壤肥力和作物养分吸收。新疆水稻生物质炭怎么制作
废弃物生物质炭化利用过程将一大部分绿色植物光合产物碳以生物质炭的形式固定下来,与直接燃烧或还田相比,有机碳的周转时间大幅度延长,将大气二氧化碳更长时间地封存于土壤。有研究表明,生物质炭稳定性强,在土壤中至少存留几百年。其次,生物质炭化过程还回收利用了有机质中大部分的养分资源和一部分能量,既节约了能源,又减少了化学肥料施用,进而减少了化学肥料生产过程中的温室气体排放。第三,生物质炭施用后还能减少农田温室气体直接排放。对多个田间试验的数据整合分析发现,生物质炭施用后农田氧化亚氮和稻田甲烷排放分别降低13.6%和15.2%,每生产1千克谷物温室气体排放量减少3.5千克二氧化碳当量。按照2018年全国粮食产量6.58亿吨计,生物质炭施用当年全国温室气体排放可减少23亿吨二氧化碳当量。因此,生物质炭农业应用的碳中和潜力巨大。新疆水稻生物质炭怎么制作