生物质(秸秆和枯枝落叶等)利用是长久而不竭的主题。我国每年生物质产量约为7亿吨,并随产量增加而有增加趋势。远在西周时期(公元前11世纪至公元前8世纪),中国农民就从实践中逐步认识到将杂草、秸秆和枯枝落叶燃烧成草木灰还田有利于作物的生长;14世纪初叶,王祯在《农书.粪壤篇》中把草木灰列为一大类农家肥料。北魏时期,贾思勰在《齐民要术》(约成书于公元533年至544年)中就提到用松制墨(炭黑)的方法和炭黑性质。在我国农田、草地和森林,经常可以看到没有分解的火烧黑色物质-生物炭。从2005年开始,随着巴西亚马逊流域考古发现一种黑色土壤,被称为黑土((blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙语)比周围黄色土壤具有更高的碳含量和产量,激起了人们利用生物炭储存碳和提高土壤生产力的兴趣。目前制备生物炭的原料有秸秆、枯枝落叶、畜禽粪便、骨头、和污泥等。制备方法有无氧裂解法、半无氧裂解法、土窑法、燃烧淋水法、燃烧掩土法、土坑法等。制备温度从200℃到1000℃,大多集中在300-600℃。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。青海科研用生物质炭怎么培养
生物质炭可以提供养分:生物炭作为土壤腐殖质中高度芳香化结构组分的来源,不仅能稳定土壤有机碳库,而且能够吸收温室气体二氧化碳,增加土壤活性有机碳源,促进农作物对碳的转化吸收。生物炭的灰分主要是硅、钾、钙、镁、磷、钠等元素,还有硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量元素,虽然不能满足农作物生长需要,但具有无机养分仿生化、平衡化的特点,可以为农作物提供的养分,既是化学肥料的补充,减少化肥使用量,又能提供农作物必须的、而普通复合化肥无法提供的微量元素,对农业平衡施肥、增产增收和保证作物品质具有重要作用。上海生物质炭功能是什么生物炭多孔状、容重低、粘性小,能够降低粘质土壤的容重和硬度,改善土壤板结,提高土壤的透气性。
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。生物质炭可以去除环境中的污染物,还可以吸附游离碳和氮化合物,减少生物质在转化过程中温室气体的排放。
氮素是作物生长必需的营养元素,在土壤生态系统的诸多养分物质循环体系中,氮循环也一直是人们研究关注的重点。近年来的研究表明,生物质炭作为土壤改良剂施用,因其高孔隙度和较大比表面积等特性,对NH3、 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 都具有吸附能力和固持效果,进而减少土壤中氮素的损失。研究表明,生物质炭配合无机氮肥的施用可以有效保持土壤养分状态,提高氮素肥料利用率,保障作物生长和产量。以往研究得出,生物质炭添加可能会减弱、或增加或没有影响土壤有机氮素的矿化过程。虽然生物质炭含有一部分生物可利用的氮素组分,但是生物质炭对土壤有机氮矿化影响的方向和程度主要取决于生物质炭的结构特性、土壤碳氮水平、混合环境中的C/N值以及土壤类型。生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、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。青海科研用生物质炭怎么培养
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。青海科研用生物质炭怎么培养
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。青海科研用生物质炭怎么培养