区别于生活和环境用途的木炭和活性炭,农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤,提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。将生物质炭直接施用到农田土壤中,可改良土壤结构,增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等,进而提高土壤肥力水平和作物产量[4]。但对生产者来说,经济效益是生物质炭应用的关键,价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限,当前生物质炭价格普遍在2000~3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭,数千元的成本让农民难以接受。目前,直接施用生物质炭于经济作物(例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等)生产中。因此,只有降低施用成本,才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。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。贵州水稻生物质炭丰度控制
13C标记生物炭研究表明生物炭的固碳潜力由生物炭稳定性及其引起的激发效应决定。利用13C稳定性同位素标记的小麦秸秆制作成生物炭,研究了生物炭在不同土壤中的矿化速率及激发效应差异。研究结果表明:生物炭添加到四种类型的土壤中室内培养368天后,生物炭碳在不同土壤中的矿化量存在差异,寒区水稻土中为15.6mgC/kg土(0.25%),红壤性水稻土中为14.2mgC/kg土(0.23%),黄淮海中为10.4mgC/kg土(0.17%),低肥力红壤性水稻土中为9.92mgC/kg土(0.16%)。生物炭碳矿化量与土壤全钾(r=0.679)以及全碳(r=0.584)含量均有的正相关关系。生物炭在寒区水稻土以及黄淮海水稻土中引发了的负激发效应,激发效应量分别为-284mgC/kg土和-157mgC/kg土;而其在红壤性水稻土以及低肥力红壤性水稻土中引发正激发效应,但并不,激发效应量分别为33.3mgC/kg土和58.0mgC/kg土。生物炭激发效应量与土壤的电导率(r=-0.884)及pH(r=-0.824)成极的负相关关系。研究表明,在评估生物炭固碳潜力时,应综合考虑生物炭自身矿化速率和生物炭引发的土壤碳激发效应。吉林水稻生物质炭丰度控制生物炭富含微孔,不但可以补充土壤的有机物含量,还可以有效地保存水分和养料,提高土壤肥力。
已有研究显示,生物质炭的添加可以刺激土壤微生物活动,从而影响微生物群落的特性及代谢酶活性。生物质炭良好的孔隙结构和较大比表面积,可以为土壤微生物的栖息提供空间,并为微生物逃避捕食者提供物理保护。研究得出,生物质炭的添加促进土壤微生物活性和生物量增加,并且随添加量水平提高,趋势更为明显;而其他研究则表明,添加生物质炭会引起土壤微生物生物量碳的含量降低。同时,土壤中不同微生物群体对生物质炭输入的响应可能存在差异。生物质炭制备原料来源,且具有绿色可持续发展的特点。在全球资源日益匮乏、环境污染问题日趋严重的,利用含碳量高的生物质废弃物原料制备生物质炭不仅避免了环境污染并可生成新的能源,也是一种废物资源化的良好途径。基于生物炭材料的优良吸附特性和丰富表面活性,其未来不仅再农业土壤改良和质量提升方面大有可为,在水体环境改善和污染治理、烟气净化、环境功能材料等方面也有巨大的应用潜力。
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。
以往研究表明,生物质炭的多孔结构和大比表面积可以为微生物提供适宜的生境,微生物可以直接利用生物质炭含有的活性组分作为能源物质。研究指出,生物质炭可以通过提高土壤物理和化学性质,如提高有机碳含量,Ca含量,降低可交换Al含量,来改善微生物生存环境。生物质炭对有毒化合物的吸附,如酚类、农药等,可以降低这些有害物质的移动性,进而保障微生物的正常活动;而生物质炭对土壤原有机物质的吸附可能导致其在炭表面的固定或者炭内部的物理保护,降低了与微生物群体的接触机会,进而对微生物活动产生抑制。此外,生物质炭添加对土壤持水能力和团聚结构等方面的提高,也有利于土壤环境中微生物群体的生长和代谢。生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量,能够吸持有机质养分。海南树苗生物质炭哪里有卖的
生物质炭含有一定量的有毒化合物(酚类),能抑制微生物对有机碳的分解活性。贵州水稻生物质炭丰度控制
我国农业面临土壤肥力低、化肥农药施用量大、土地退化普遍,以及农业废弃物资源化利用难等问题,实现农业碳中和充满挑战。我们提出了基于作物秸秆热裂解的生物质炭科技与工程构想,作为我国农业实现绿色和可持续发展的新途径[3]。2017年,秸秆炭化还田被列入国家秸秆处理模式之一。2020—2021连续两年,秸秆炭化还田入围农业农村部重大性技术榜单。十多年的实践证明,生物质炭化还田是实现土壤改良、农业增产、农民增收、食物质量与环境友好的绿色农业科技,能够服务于国家农业可持续发展战略。至此,生物质炭基农业进入了全球视野。贵州水稻生物质炭丰度控制