热解过程中,生物质原料的结构基本印记在了生物炭中,对生物炭的物理化学性质具有决定性影响。生物质热解过程中,质量损失(大部分以挥发有机物的形式)及不相称的收缩或体积减少的发生,导致矿物及碳骨架形成,并且保留了原料的基本孔隙和结构特征。生物炭的孔一般按直径大小分为大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物质原料的蜂窝状结构构成了其主要的大孔。微孔主要由热解过程中碳的损失及碳架的断裂收缩形成。虽然大孔可能会作为微孔的前体,但是微孔贡献了生物炭的大部分比表面积,微孔的含量与比表面积呈正相关。生物质炭可以提供养分,农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤,提升耕地质量。湖北树苗生物质炭丰度控制
生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、动物粪便等各种来源的废弃生物质在厌氧环境下发生热解反应生成的黑色固体。早在2006年,科学家提出将生物质炭施于土壤,以提高土壤肥力。这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。南美洲的亚马孙河流域是世界上比较大的热带雨林区,因高温多雨,该地区土壤有机质分解快,导致土壤快速退化而贫瘠。但就是在这样一个土地贫瘠的地区,零星分布着非常肥沃的土壤,当地人称这种土壤为Terra Preta。科学家研究发现,这种肥沃土壤的特征是存在大量的黑色炭颗粒[1]。土壤中的黑色炭颗粒是2500多年以前当地原住民将植被开垦后的林木废弃物土法炭化后混入土壤中的。21世纪以来,全球掀起了对这种人为黑色肥沃土壤的研究热潮,也拉开了农业生物质炭研究的序幕。2009年,《生物质炭与环境管理:科学与技术》一书问世。科学家们总结了生物质炭制备方法、性质、功能及土壤和环境应用效果等,并描绘出了生物质炭产业的美好蓝图。天津树苗生物质炭怎么培养生物质炭(Biochar)是一种作为土壤改良剂的木炭,能帮助植物生长,可应用于农业用途和碳收集及储存使用。
生物质炭是一种由生物质材料经过高温热解或氧化处理得到的炭材料。它具有许多优点,其中之一就是其激发效应。生物质炭的激发效应主要体现在以下几个方面:1.激发植物生长:生物质炭可以改善土壤质地和结构,增加土壤保水性和通气性,提供植物所需的养分和微生物活性,从而促进植物的生长和发育。2.激发土壤肥力:生物质炭具有高吸附性能,可以吸附和固定土壤中的养分,减少养分流失,提高土壤肥力。同时,生物质炭中的有机物质可以分解为植物所需的养分,为植物提供持久的营养。3.激发土壤微生物活性:生物质炭可以提供微生物生长的理想环境,增加土壤中有益微生物的数量和活性,促进土壤生态系统的平衡,提高土壤的生物活性。4.激发碳循环:生物质炭可以将大量的碳固定在土壤中,减少二氧化碳的排放,有助于缓解全球气候变化。
13C标记生物炭研究结果表明生物炭稳定性可用0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时法测定生物炭稳定性决定了它在土壤中分解速率和固碳减排效果,深受国内外科学家关注。生物炭种类受物料和制备方法影响,种类繁多。研究生物炭稳定性有长期矿化培养法,费时肥力,而且不可能穷尽所有生物炭。有采用0.01MH2O2在80°C条件下氧化两天的方法,有采用K2Cr2O7和KMnO4化学氧化法测定的。有用H/C及O/C的比值来衡量的,但这些指标能定性或者半定量的比较不同生物炭之间的相对稳定性。因此研究生物炭的生物稳定性及其定量方法对预测生物炭在土壤中的稳定性意义重大。试验采用13C标记秸秆制备13C标记生物炭,土壤含水量为比较大持水量的60%,培养温度为23±1°C,培养时间为368天。培养期间一共采气21次,其中第1、4、10、22、84、133、197以及368天的气体样品用来分析13C丰度。研究结果表明0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时的化学方法氧化掉的生物炭碳量与生物炭100年后在土壤中的矿化量较为一致(R2>0.99;REMS=2.53;RD=15.3)。此研究结果提供了一种可靠、有效、廉价且易操作的方法来预测生物炭在土壤中的长期稳定性。生物质炭可以增加土壤肥力,提高酸性土壤pH,激发土壤微生物活性以及钝化有害污染物。
研究表明制备温度对生物炭的吸附有很大的影响,因为随着制备温度的升高生物炭的比表面积增大,碳含量增加而氧含量降低,O/C降低,生物炭的亲水性和极性降低,对水分子的亲和力降低,对疏水性污染物的吸附增强。因此表现为比表面积越大吸附作用越强。有研究将裂解温度与生物炭比表面积的相关性进行了分析,发现它们呈正相关,相关系数为0.48,即裂解温度的升高可以增加生物炭孔隙度和比表面积,这与之前的研究结论一致。这是因为温度升高,孔结构及复杂性降低,导致比表面积增大。生物质炭在酸性土中能提高土壤pH,降低铝毒。黑龙江水稻生物质炭
生物炭几乎是纯碳,埋到地下后可以有几百至上千年不会消失,等于把碳封存进了土壤。湖北树苗生物质炭丰度控制
生物炭密度低,呈碱性,吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年连续每年施用12t/ha玉米秸秆炭,土壤容重从不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3,田间持水量(waterholdingcapacity)从50%增加到78%,田间土壤水分含量从26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭,连续11年每年施用12t/ha生物炭对土壤pH没有明细影响。降低了土壤有效态铁(Fe)、锰(Mn)和铜(Cu),但增加了有效锌(Zn)含量。增加了土壤总碳、易氧化碳和可溶性有机氮含量。连续11年每年施用2.4t,6t和12t/ha使土壤饱和导水率增加了14%,31%和55%,土壤阳离子交换量(cationexchangecapacity-CEC)分别增加了5.76到20.35%。CEC的增加对提高土壤K+,NH4+吸持量具有重要意义。理论上计算,每增加CEC1cmolkg-1,可增加K+吸持0.68t/ha,或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭还能降低土壤比较高温,提高土壤比较低温,减小土壤温度变幅。湖北树苗生物质炭丰度控制