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。秸秆生物质炭具有较长的使用寿命,可以持续释放有益元素,起到长效改良土壤、净化环境的作用。云南油菜生物质炭技术的应用
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。青海油菜生物质炭怎么制作生物质炭措施对于粮食增产和固碳减排有一定的潜力,但需以清洁高效的生物质炭制备技术为前提。
生物炭的pH一般呈碱性,Balwant等研究发现,生物炭pH介于6.93~10.26范围之间,也有研究报道可以制备pH介于4~12之间的生物炭。生物炭中无机矿物是造成生物炭pH偏碱的主要原因,生物炭的表面含氧官能团(如羧基和羟基)也可能对生物炭的pH有一定的贡献。阳离子交换量(CEC)是反映生物炭表面负电荷的参数,也决定其在土壤中持留铵、钙和钾等阳离子的能力,生物炭CEC与其表面含氧官能团含量正相关。现有报道中生物炭的CEC差异很大,介于71mmol/kg和34cmol/kg。Balwant等认为生物炭的CEC介于71.0~451.5mmol/kg范围之间。
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。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。
生物炭的含碳量随炭化温度的不同而发生改变,生物炭性质也受到制备温度、加热速率、通气条件等条件的影响,以温度影响较大。随制备温度的升高,生物炭产量下降,但其碳含量、灰分含量、比表面积以及孔隙度却随着温度的升高而升高。裂解温度与生物炭碳、灰分含量呈正相关,相关系数分别为0.17和0.28。随着裂解温度的升高,生物炭碳含量和灰分含量都增大。生物炭碳含量和灰分含量呈极负相关,相关系数为–0.77。因为热裂解温度增高,易热解含碳化合物残留降低,生物炭中难分解碳物质比例相应增高,固定碳含量增大,继而碳含量增多。热裂解温度升高,有机物损失增大,灰分在生物炭中含量相应增大,由1404植物营养与肥料学报22卷于灰分是碱性物质,生物炭pH因生物质热解温度增高而提高。生物炭碳含量高意味着被氧化为无机灰分的部分减少,反之亦然。生物质炭在土壤中的长期固碳功能是生物质炭重要的功能之一。湖北树苗生物质炭怎么制作
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。云南油菜生物质炭技术的应用
在气候变化的大背景下,农田固碳(增加土壤有机质)减排(来自有机质分解产生的甲烷和化肥施用产生的氧化亚氮)是农业实现碳中和的目标和技术途径。科学家比较了多种减排技术,发现生物质炭土壤施用固碳减排潜力极为。和碳固定与碳封存、生物能源利用、土壤固碳等当前较为流行的技术相比,生物质炭化还田环境代价小、成本低,且经济可行。即利用了农业生产产生的废弃物质,又进一步起到了固碳减排的作用。因此生物质炭在未来绿色农业中具有极大的应用潜力。云南油菜生物质炭技术的应用