生物炭在农业中的运用
生物炭对土壤肥料的作用

生物炭对土壤肥料的作用生物炭是一种类似于木炭的物质,其制备过程中使用的原料一般为植物纤维、动物粪便或食品加工剩余物等生物质。
生物炭具有良好的环保和农业利用潜力,能够改善土壤质量并提高农业生产效率。
本文将介绍生物炭对土壤肥料的作用。
一、改善土壤结构生物炭可以加强土壤稳定性,防止土壤流失和腐蚀,并且能促进水分在土壤中的渗透和保持,改善土壤结构。
生物炭具有高孔隙度和巨大的比表面积,能吸附土壤中的有机物和重金属离子,保持土壤湿度和通气性,提高土壤保水性。
二、提高土壤肥力生物炭含有许多有机物,是优质的有机肥料。
通过生物炭的添加,可以提高土壤肥力,促进植物生长发育和增强抗逆性。
生物炭可以形成深层肥料,长期持久供应氮、磷、钾等营养元素,可有效防止肥料浪费,减少农业生产成本。
三、增加土壤微生物活性生物炭对土壤中的微生物生长有一定的诱导作用,能够促进有利菌株的繁殖,抑制有害菌株的生长。
同时,生物炭中的许多有机物质可以为土壤微生物提供营养,增加其代谢活性和功能,有助于形成土壤生态系统和提高土壤质量。
四、增强土壤养分存留能力生物炭可以抑制土壤中的化学物质和肥料的流失和蒸发,增强土壤养分存留能力,从而提高土壤肥料利用率。
生物炭的特殊结构形态和孔隙结构可以使化肥和土壤中微生物长期密切接触,在微生物的作用下,促进肥料的充分分解和释放,提高土壤肥料吸附和贮存能力。
五、降低土壤酸性生物炭的pH值一般在7-9之间,加入土壤中可以抵消部分土壤酸性,调节土壤pH值,促进微生物代谢,增强土壤肥力。
通过生物炭的添加,能够提高土壤肥料效果,增加作物产量和品质,减少农药和化肥使用量,降低土壤污染和农业生产成本。
综上所述,生物炭对土壤肥料具有重要的作用。
在农业生产中,适当使用生物炭可以改善土壤质量,增强土壤肥力和微生物活性,促进作物生长发育,提高农业生产效率和质量,实现可持续发展。
生物炭固碳减排原理及其在农业中的应用

生物炭固碳减排原理及其在农业中的应用下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!生物炭固碳减排原理及其在农业中的应用1. 引言生物炭是一种由有机废弃物经过热解或气化后制成的固体炭质产品,具有高孔隙度和大比表面积的特点。
农作物秸秆生物炭对土壤改良的作用

农作物秸秆生物炭对土壤改良的作用
农作物秸秆生物炭是一种由农作物秸秆经高温处理而形成的碳材料,具有良好的化学稳定性和微孔结构。
它在土壤改良方面具有重要的作用,主要表现在以下几个方面:
1. 提供有机质和养分:农作物秸秆生物炭含有丰富的碳元素和有机物质,可以作为土壤的有机质来源,提供植物生长所需的养分和能量。
它能够提高土壤质地,增加土壤容水性和保水性,促进土壤结构的稳定性,从而改善土壤水分状况和供氧能力。
2. 改善土壤结构:农作物秸秆生物炭具有良好的微孔结构和比表面积,能够吸附和储存大量的水分、养分和微生物,提高土壤的保水能力和肥料利用效率。
它还能够改良土壤通气性和保持土壤的通气状态,有助于减轻土壤酸碱度波动,提供良好的生长环境,促进根系生长和植物发育。
3. 调节土壤酸碱度:农作物秸秆生物炭具有酸碱中和的作用,在土壤中能够吸附和固定过量的酸性或碱性物质,平衡土壤酸碱度,有助于提高土壤的理化性质,减少土壤酸碱胁迫对植物的影响。
它还能够释放一些钠、镁、钙等阳离子,有助于改良酸性土壤和碱性土壤,促进植物生长。
4. 促进土壤微生物活动:农作物秸秆生物炭能够吸附和固定大量的微生物,创造良好的微生物生境,促进土壤中有益微生物的繁殖和活动。
它还能吸附和分解土壤中的有害物质,提高土壤肥力,抑制土传病害和有害生物的生长,保持土壤生态平衡。
农作物秸秆生物炭在土壤改良方面具有重要的作用,它可以提供有机质和养分,改善土壤结构,调节土壤酸碱度,促进土壤微生物活动,从而提高土壤质量和农作物产量,促进可持续农业发展。
在利用农作物秸秆时,我们可以考虑将其转化为生物炭,以充分发挥其在土壤改良中的潜力。
生物炭固碳减排原理及其在农业中的应用

生物炭固碳减排原理及其在农业中的应用大家好,今天我们来聊聊一个很有趣的话题:生物炭固碳减排原理及其在农业中的应用。
我们要明白什么是生物炭?生物炭其实就是植物秸秆、树枝等有机物在高温下分解形成的黑色物质,它不仅能增加土壤肥力,还能吸收二氧化碳,起到固碳减排的作用。
那么,生物炭在农业中有哪些神奇的应用呢?接下来,我们就一起来看看吧!1. 生物炭的制作过程生物炭的制作过程其实很简单,就是把秸秆、树枝等有机物放在一个密闭的地方,让它们在高温下慢慢分解。
这个过程需要一定的时间,通常需要几个月甚至更长时间。
等到有机物完全分解后,你就得到了一块块黑色的生物炭。
2. 生物炭的固碳作用生物炭的最大作用就是固碳。
大家都知道,二氧化碳是一种温室气体,它会导致地球变暖。
而生物炭正好可以吸收二氧化碳,减少温室气体的排放。
这对于我们这个星球来说是非常重要的,因为二氧化碳排放过多会导致全球气候变暖,进而引发一系列严重的自然灾害。
3. 生物炭在农业中的应用既然生物炭这么厉害,那么它在农业中有哪些神奇的应用呢?下面我们就来看看几个例子。
(1)提高土壤肥力生物炭可以增加土壤中的有机质含量,提高土壤肥力。
这对于农作物的生长非常重要,因为有机质可以提供植物所需的养分。
而且,有机质还可以改善土壤结构,增加土壤通气性,有利于微生物的活动。
(2)促进作物生长生物炭中的微量元素对作物生长非常有益。
例如,硅元素可以促进作物根系发育;钙元素可以增强作物的抗病能力;锌元素可以提高作物的产量和品质。
所以,适量施用生物炭可以帮助作物更好地生长。
(3)防治病虫害生物炭还具有一定的防治病虫害的作用。
因为生物炭中的有机质可以为微生物提供生存条件,从而增加土壤中的益生菌数量。
这些益生菌可以抑制病原菌的生长,降低病虫害的发生率。
这种方法并不能完全替代化学农药,但至少可以在一定程度上减轻农药的使用量,保护环境。
4. 如何使用生物炭那么,我们该如何正确地使用生物炭呢?其实方法很简单:将适量的生物炭撒在农田表面,然后轻轻覆盖一层土。
生物炭应用

生物炭应用
生物炭是通过高温热解生物质材料(如木材、秸秆、果壳等)制得的一种炭质产物。
它有许多应用领域,包括农业、环境保护和工业等。
以下是一些生物炭的主要应用:
1.土壤改良剂:生物炭可作为土壤改良剂,用于提高土壤的肥力、保水保肥能力和通气性。
它能够改善土壤结构,增加土壤有机质含量,并提供植物所需的养分。
此外,生物炭还有助于减轻土壤中重金属的污染。
2.植物生长调节剂:生物炭中的微生物代谢产物和有机物质可以与植物根系互动,促进植物生长。
它还可以调节土壤中微生物群落的结构,有助于植物的健康生长。
3.水处理:生物炭具有吸附和去除水中有机和无机物质的能力。
它可用于水处理,净化饮用水或工业废水,帮助去除污染物质。
4.空气净化:生物炭可用于空气净化,吸附并去除空气中的有害气体和异味物质。
它在空气过滤器中的应用有助于改善室内空气质量。
5.畜禽饲料添加剂:生物炭可以作为畜禽饲料的添加剂,改善动物的饲料消化吸收,促进生长,并减轻动物对食物中有害物质的吸收。
6.工业应用:生物炭还在一些工业领域中被应用,例如在冶金工业中用作还原剂,或者在一些化工过程中用作催化剂的载体。
7.碳储存和减缓气候变化:生物炭的制备过程可以将二氧化碳气体捕获,并将碳储存在土壤中。
这有助于减缓气候变化,因为它将碳固定在土壤中,减少了其在大气中的释放。
生物炭制备方法及其应用的研究进展

生物炭制备方法及其应用的研究进展生物炭制备方法及其应用的研究进展引言:生物炭是一种通过高温无氧热解生物质制得的碳质副产品,其具有高孔隙度、大比表面积和孔径可调等特点。
因此,生物炭在农业、环境保护和能源等领域具有广泛的应用前景。
本文将综述生物炭制备方法及其在农业、环境保护和能源利用方面的研究进展。
一、生物炭的制备方法目前,生物炭的制备方法主要包括热解和气化两种。
1. 热解法热解法是将生物质放置在封闭的容器中进行高温无氧热解,从而生成生物炭。
热解法主要分为固体热解和液体热解两种方法。
固体热解法的步骤包括颗粒处理、真空干燥、缩小颗粒尺寸、热解和冷却等。
常用的固体热解设备有木屑炭化炉、橡胶炭化炉和稻壳炭化炉等。
液体热解法主要是在有机溶剂中对生物质进行热解。
具体步骤包括溶解生物质、热解和产出生物炭。
常用的液体热解方法有溶剂溶解法、水蒸气热解法和微波热解法等。
2. 气化法气化法是将生物质在高温下与气体反应,产生可燃气体和生物炭。
气化法主要分为固体气化和液体气化两种方法。
固体气化是将固体生物质与气体(如氢气、氧气等)或蒸汽进行反应。
常用的固体气化设备有气流气化炉、床式气化炉和流化床气化炉等。
液体气化是将生物质与液体(如超临界水、液氨等)反应,产生气体和生物炭。
液体气化法主要有湿法气化和超临界流化床气化等方法。
二、生物炭在农业中的应用1. 土壤改良剂生物炭具有多孔性和高比表面积,能够增加土壤的保水性和通气性,改善土壤结构。
此外,生物炭中的微量元素和有机质有助于植物生长和养分吸收。
因此,生物炭被广泛应用于土壤修复、农作物生产和园艺种植等领域。
2. 肥料添加剂生物炭可以与肥料混合使用,提高肥料的利用率和吸附性能。
生物炭能够吸附肥料中的养分,延缓养分释放速度,并减少养分流失。
此外,生物炭还能调节土壤pH值,提高土壤酸碱性,改善肥料的利用效果。
三、生物炭在环境保护中的应用1. 污水处理剂生物炭具有吸附性能,能够有效去除废水中的有机物、重金属和氮磷等污染物。
生物炭的制备及其农业应用
生物炭的制备及其农业应用生物炭是一种以生物质为原料制成的炭化产物,经过高温隔绝空气下热解而成的纯碳固体物质。
生物炭有着很多种用途,其中最为重要的是它在农业领域的应用。
本文将探讨生物炭的制备及其在农业领域的应用。
一、生物炭的制备生物炭的制备过程可以分为炭化和活化两个步骤。
炭化是将生物质放入高温环境中,使其在没有氧气的情况下逐渐转化为炭。
活化则是通过特殊的处理方式,使得生物炭表面具有更多的微孔和介孔,从而提高其吸附性能和生物活性。
1. 炭化炭化的过程中,需要将生物质破碎成小块,以便更好地进行炭化。
炭化的温度一般在250℃至800℃之间,不同的炭化温度会影响到生物炭的物化性质和吸附性能。
炭化过程中需要掌握好炭化温度、时间、炭化物质等参数。
炭化后的产物称为粗炭,具有黑色、坚硬、有光泽、不能燃烧等特点。
2. 活化活化是提高生物炭吸附性能和生物活性很重要的步骤。
活化分为热活化和化学活化两种方式。
热活化是将粗炭放入高温的炉子中加热,制备出具有多孔结构和高比表面积的生物炭,这种生物炭具有较好的吸附性和催化性能。
化学活化则是在生物炭表面涂覆一层化学物质,使得生物炭表面生成一些孔洞和功能性基团,从而提高了其吸附能力和生物活性。
二、生物炭的农业应用1. 土壤改良剂由于生物炭孔隙结构丰富,能够提高土壤孔隙度、降低土壤密度,有效改善盐碱土、酸性土的土壤性质;而且生物炭中含有的有机质能够增加土壤中微生物数量,提高土壤肥力,促进植物生长。
因此,生物炭可以作为一种土壤改良剂广泛应用于农业、园林等领域。
2. 溶解肥料添加剂生物炭通过吸附作用能够在一定程度上调节土壤肥料释放,延缓肥料释放速度,使得植物能够长期吸收养分,延长了肥料的使用寿命。
同时,生物炭自身也含有大量的微量元素和植物生长所需的各种养分,可以作为一种溶解肥料的添加剂,提高肥料的利用效率。
3. 水质改善剂生物炭具有吸附有害物质、氧化还原反应等性质,可以将水中的有害物质和异味物质吸附或分解,从而净化水质。
生物炭的重要作用
生物炭的重要作用
生物炭是生物质在缺氧条件下热解形成的稳定的富碳产物,它具有以下重要作用:
1. 土壤改良:生物炭可以改善土壤的物理、化学和生物学性质。
它能增加土壤的碳含量,提高土壤的保水性、通气性和肥力,促进植物生长。
2. 碳封存:生物炭可以将生物质中的碳固定在土壤中,从而减少二氧化碳的排放,有助于应对全球气候变化。
3. 环境修复:生物炭对一些污染物如重金属、农药和有机物具有吸附能力,可以用于污染土壤和水体的修复。
4. 能源生产:生物炭可以作为一种可再生能源,通过热解生物质产生热能。
此外,生物炭还可以用于生产生物燃料。
5. 温室气体减排:生物炭的生产和使用可以减少甲烷等温室气体的排放,因为它可以将甲烷转化为二氧化碳。
6. 废弃物处理:生物炭可以将农业废弃物、城市固体废弃物等转化为有价值的产品,实现废弃物的资源化利用。
总之,生物炭在环境保护、可持续农业、能源领域等方面具有重要的应用价值。
然而,生物炭的应用也需要综合考虑其环境影响和可持续性,以确保其正面作用的发挥。
生物炭对土壤肥料的作用
生物炭对土壤肥料的作用生物炭是一种由植物产生的有机物质经过高温热解处理得到的一种碳负载材料。
它在农业生产中被广泛应用于土壤改良和提高土壤肥力。
生物炭对土壤肥料的作用主要体现在以下几个方面:1. 改善土壤结构:生物炭含有丰富的多孔结构,能够增加土壤孔隙度和改善土壤通气性,促进土壤根系生长。
生物炭还能够提高土壤保水性,减少水分流失,增加土壤水分储存量。
2. 调节土壤酸碱度:生物炭具有较高的碳含量,能够吸附土壤中的酸性物质,从而中和土壤的酸碱度。
这有助于提高土壤的肥力和适应性。
3. 改善土壤肥力:生物炭可以吸附和储存大量的有机物质和养分,如氮、磷、钾等元素。
这些养分能够在植物生长需要时释放并为植物提供营养,从而增加土壤的肥力。
4. 提高土壤微生物活性:生物炭能够提供一个适宜的生长环境,促进有益细菌和真菌的生长繁殖。
这些微生物对土壤质地的形成和养分的循环有重要的作用,能够促进土壤生态系统的健康发展。
5. 减少肥料使用量:生物炭可以稳定有机物质和养分,减少它们的流失和转化速率,从而延长土壤肥料的有效使用期限。
这有助于减少肥料的使用量,降低环境污染风险。
尽管生物炭对土壤肥料具有诸多好处,但使用生物炭也需要注意一些问题。
生物炭的质量和来源可能会影响其对土壤肥料的作用效果。
生物炭使用的量和时机也需要根据不同的土壤类型和作物需求来确定。
生物炭在土壤中的降解速度较慢,一般需要长时间才能释放出养分供植物利用。
科学合理地利用生物炭能够最大限度地发挥其对土壤肥料的作用。
生物炭对土壤肥料有着显著的改良和增效作用。
通过改善土壤结构、调节酸碱度、提高肥料效用等方式,生物炭能够提高土壤肥力和植物的生长发育,为农业生产提供有力支持。
生物炭在农业领域的应用研究
生物炭在农业领域的应用研究随着环境污染和气候变化不断加剧,生物炭开始受到广泛重视和应用。
生物炭的特性使得它在农业领域中有着重要的应用价值,具体包括改善农田土壤、提高农作物的产量和质量、减少农业废弃物的排放等方面。
因此,本文将系统地探讨生物炭在农业领域的应用研究。
一、生物炭的概念和特性生物炭是指经过高温重整而制成的稳定固态炭素,其原料主要来自生物质的热解和焚烧。
生物炭由于具有多孔结构、大比表面积、高孔隙率等特性,因而被广泛用于环境修复、能源领域和农业生产等方面。
具体来说,生物炭的特性包括:一、生物炭具有良好的水保持能力,能够维持土壤湿度,改善土壤质地和持水性;二、生物炭对氮的吸附能力较强,能够促进植物的生长和发育,提高农作物的产量和质量;三、生物炭具有微生物控制和微生物营养素保护效果,能够降低土壤酸化程度,提高土壤有机质含量,增强土壤肥力。
二、生物炭在农业领域的应用1、改善农田土壤质量农业生产中,土壤质量是极其重要的因素之一,直接影响着农田的耕作和植物的生长。
而生物炭在改善土壤质量方面具有独特的优势,主要表现在两方面:一方面,生物炭能够增加土壤有机质的含量,的保持土壤湿度,更加有利于植物的生长。
另一方面,生物炭也能够吸附空气中的有害物质,净化土壤环境,提高土壤的生态环境质量。
2、提高农作物的产量和质量除此之外,生物炭还能够促进植物的生长和发育,从而提高农作物的产量和质量。
这主要得益于生物炭的高比表面积和微生物控制和营养素保护效果,可以有效地增加土壤中的微生物数量,提高土壤的肥力和养分含量。
同时,生物炭也具有良好的水保持能力,能够维持土壤湿度,缓解作物干旱等问题。
3、减少农业废弃物的污染生物炭还可以作为农业废弃物的再利用手段,在减少农业废弃物的排放方面发挥着重要的作用。
生物炭的制作过程中,使用的是生物质中含有的银杏、草木等植物残渣,通过焚烧和高温重整形成的生物炭可以用作肥料、饲料等方面,变废为宝,既降低了生活垃圾的排放量,又提供了一种再生资源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
课程名称:化学前沿题目:生物炭在农业中的运用学院:化学与化工学院年级:专业:班级:学号:姓名:教师:目录摘要 (3)关键词 (3)Abstract . (3)Key words (3)前言 (3)1、生物炭的生产原料 (4)2、生物炭的生产过程及其理化特性 (4)3、生物炭对土壤的作用机理。
(5)3.1 生物炭对土壤物理性质的影响 (5)3.1.1 生物炭对土壤容重的影响 (5)3.1.2 生物炭对土壤孔隙度的影响 (6)3.1.3 生物炭对土壤水分的影响 (6)3.2 生物炭对土壤化学性质的影响 (7)3.2.1 生物炭对土壤pH 的影响 (7)3.2.2 生物炭对土壤阳离子交换量的影响 (8)4、生物炭对土壤污染物环境风险的消减作用 (9)4.1生物炭对土壤中N、P的持留 (9)4.2生物炭对土壤中重金属的吸附和固持 (9)5、生物炭在农业上应用的模式 (10)5.1炭基有机肥模式 (10)5.2炭基有机-无机复混肥模式 (10)5.3改良土壤的模式 (11)5.4土壤重金属污染治理的模式 (12)6、生物炭在农业生产上的应用价值分析 (13)7、发展与展望 (13)8、参考文献。
(14)生物炭在农业中的运用摘要生物炭(Biochar)是在限氧或隔绝氧的环境条件下,通过高温裂解,将小薪柴、农作物秸秆、杂草等生物质经炭化而形成的,是一种碳含量极其丰富的炭。
这种由植物形成的,以固定碳元素为目的的炭被科学家们称为“生物炭”。
生物炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备等运用越来越广。
其农用的效益是多元化的,将生物炭农用已作为当前农业的重要课题。
关键词:生物炭、性质特点、农业、改良、应用现状、发展前景Abstract: Biochar is an insoluble solid matter with high aromatization produced by biomass pyrolysis in completely or partially hypoxic conditions. In recent years,biochar is widely used in agriculture as a soil amendment and controlle release carrier for fertilizers. In order to boost the study and utilization of biochar in agriculture,this study summarized the factors that affect properties of biochar and its effects on soil physical and chemical properties,amount of microorganisms in soil,and growth and yields of crops. The fu-ture research issues were also suggested.Biochar has showed important roles in controlling non-point source pollution, improving soil quality, increasing soil production, alleviating climate changes, and maintaining agro-ecosystem sta-bility. The prospect of biochar industrialization and development in China was also proposed.Keywords:Biochar;Character;Agriculture;Improvement;Applicationstatus;Development prospect前言作为农业大国的中国,年产作物秸秆8×108 t以上[1],而以作物秸秆为主的广泛存在的生物质Cbiomass)是制备生物质炭(biochar)的主要原料。
生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经热裂解、炭化产生的一类高度芳香化、难溶性的固态物质团。
根据原料的来源不同,生物质炭分为木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭、动物粪便炭等.门。
通常认为,生物质炭属于黑炭(black carbon)畴的一种,而黑炭包含了生物质略微炭化到燃烧后黑烟颗粒的炭化物质,其对全球碳循环所起作用较大[2]。
近年来,用生物质热裂解生产生物质炭己成为农业研究的热点之一,而且由于在生产过程中消耗了大量生物质资源,因此生物质炭有助于我国庞大的秸秆资源的有效利用。
国外现有的研究表明,当生物质炭施入土壤后,其在封存碳的同时,还可以改善土壤理化性质、提高土壤肥力、促进作物生长,从而提高作物产量。
生物质炭的最佳施用围因土壤类型和性质、作物种类、土壤肥力状况和矿质肥管理而变化。
生物炭的运用显得越来越重要,然而,目前对生物质炭的农用研究仍存在不足,有待进一步深入开展。
1、生物炭的生产原料利用耕地种植用于生产生物炭的原料作物或营造速生林作为生物炭生产原料的思路,在生物炭研究的初期一度很盛行,但这种做法很快受到大家的质疑,因为集约化种植作物或造林会加快土壤肥力耗竭,甚至会加快地球荒漠化。
然而,近年来大家开始重视以废弃生物质(如植物秸秆)作为生物炭生产原料的思路,许多科学家致力于研究废弃生物质生产生物炭的技术及设备。
废弃生物质包含初级农林生产剩余物,如农作物秸秆、穗芯、种皮、种壳、果皮、果核、木工木屑、林木采伐废枝、果树修剪及换代枝条等;农林次级剩余物,如甜菜渣、甘蔗渣、果渣(如苹果、梨、桃、草莓等果渣及猕猴桃、葡萄籽和皮等),葵花粕、棉籽粕、大豆粕、菜籽粕、造纸黑液等;生物利用及转化废弃物,如发酵渣(沼气渣、味精渣、酒糟(高粱渣、大麦渣))、畜禽粪便、菌菇栽培废基质等。
据初步统计,全球废弃生物质资源量可达1400 亿t,资源丰富,可谓取之不尽。
尽管废弃生物质的收集及运输都有点困难,但是大型养殖场、榨汁厂(如甘蔗糖厂、果汁厂)及易于长距离运输的废弃生物质完全可以利用固定厂房热裂解,零散及难以长距离运输的废弃生物质资源热裂解则利用热裂解移动设备。
用废弃生物质生产生物炭不但可以获得生物炭,还可以获得生物能源或化学品,使废弃生物质附加值得到提高,有利于对废弃生物质的利用和管理,有助于解决废弃生物质弃置、焚烧、随意排放的环境污染问题。
2、生物炭的生产过程及其理化特性生物质原料在裂解炉限氧的环境下燃烧发生裂解反应,产生的烟气在真空泵的抽引下经过冷却分离设备可以得到生物油、木醋液和可燃气体三种产品,裂解反应的剩余物就是生物炭。
一吨生物质原料可以产出300kg左右的生物炭、250kg左右的木醋液、50kg左右生物油和近700m³的可燃气体。
该技术与其它生物质能利用技术相比,一是对原料的适应性强,二是自热式裂解反应不需耗费其它能源,三是能源转化效率高,达70%左右[3,4]。
生物炭主要组成是碳、氢、氧、氮和灰分。
其中含有大量的高分子、高密度的碳水化合物,灰分的含量与生产生物炭的原料来源和种类有直接关系。
生物炭多孔,容重小,比表面积大,吸水、吸气能力强,带负电荷多,能形成电磁场;生物炭具有高度的芳香化、物理的热稳定性和生物化学抗分解性[5,6]。
表1 两种主要农作物秸秆制取的生物炭的检验数据Table 1 The test data of biochar prepared from two main types of strawItem项目碳C%氢H%氧O%氮N%硫S%钾K%磷P%Organicmatter有机质%Wheatstalkbiochar麦秸生物炭71.37 3.34 8.19 0.63 0.04 7.0 0.5 59cornstalk biochar玉米杆生物炭62.58 2.74 1.42 0.71 0.12 6.9 0.6 60 3、生物炭对土壤的作用机理。
3.1 生物炭对土壤物理性质的影响3.1. 1 生物炭对土壤容重的影响生物炭的容重远低于矿质土壤,因此,将生物炭添加到土壤中可以降低土壤的容重[7]。
在农学上,不同土壤容重会产生不同的农业效益。
一般来说,拥有较高有机质含量的低容重土壤更有利于土壤营养的释放、养分的保留( 化肥的存储) 并降低土壤板结程度,有利于种子的萌发并节约种植成本[8]。
因此,土壤施用生物炭可以降低土壤容重,提高土壤生产力。
如Laird 等[9]研究表明,同空白土壤相比,施生物炭显著降低土壤的容重。
Eastman[10]在粉砂土壤上施用25 g /kg 的生物炭,土壤容重从1.52 g /cm3 降低到1.33 g /cm3。
土壤的容重与土壤的紧实度密切相关,Soane[11]总结出有机质有可能通过以下几种机制来影响土壤的紧实度: ①团聚体部和颗粒间的结合力,土壤有机质中存在许多长链的分子,对矿物颗粒具有很好的约束力,通过这种作用可以改变土壤紧实度; ②弹( elasticity) ,土壤有机质在压缩情况下会表现出比矿物质土壤更高的弹性; ③稀释作用,有机质容重明显低于矿物质土壤容重,加入有机质可以减小土壤紧实度; ④菌丝、根、真菌菌丝和其他生物结合土壤基质改变土壤紧实度;⑤摩擦力,土壤颗粒和有机质之间有一种涂层能增加颗粒间的摩擦,可以改变土壤紧实度。
生物炭对土壤容重的影响的研究还不多,但从上面提到的几种机制来看,生物炭对土壤容重的影响可能主要与稀释作用和摩擦力有关。
生物炭弹性较低,土壤压实后不会随着生物炭的添加而得到有效恢复,但是可能通过一些直接或间接影响( 土壤有机质和水文学的交互作用) 来提高土壤紧实度。
一些研究表明在土壤中加入生物炭后会使真菌土壤紧实度增长变快并使植物生产力提高,而根系和菌丝的发展也会对土壤的容重产生影响[12]。
但是如果施加的生物炭碎裂成细小的颗粒进入土壤孔隙,会造成干土壤容重增加。
因此,还需要对生物炭对土壤密度的影响机制进行更深入的研究。
3.1. 2 生物炭对土壤孔隙度的影响生物炭的孔隙分布、连接性、颗粒大小和颗粒的机械强度以及在土壤中移动等因素均可以影响土壤孔隙结构。
具有多孔结构的生物炭应用到土壤中,能增加土壤的孔隙度,生物炭应用到土壤中对土壤微生物群落和土壤整体吸附能力都有益,不仅可以促进微生物的活动,也可以增加土壤孔隙度[13]。
但是另一方面,生物炭的细粒子可能会堵塞土壤孔隙从而使水的渗透率降低[13]。
然而,这种机制仍缺乏实验证据,因此,生物炭的孔径分布对土壤性质和功能所造成的影响仍然不确定。