生物質(zhì)炭不僅是含碳量豐富的穩(wěn)定物質(zhì),而且具有多孔結(jié)構(gòu)、容重小、比表面積大和吸附能力強等特性,在自然條件下通常呈堿性。由于生物質(zhì)炭的容重遠(yuǎn)低于礦質(zhì)土壤,其添加往往可以降低土壤的容重。生物質(zhì)炭的孔隙分布、顆粒大小以及在土壤中的移動都可以影響土壤孔隙結(jié)構(gòu),其多孔結(jié)構(gòu)使表層土壤孔隙度增加,進而促進微生物的活動和植物根系的生長。生物質(zhì)炭可以吸附和保持土壤水分,增強水分的滲透性;其對土壤孔徑和分布的改變,可以影響土壤水分的滲濾模式、停留時間和流動路徑。生物質(zhì)炭的添加不僅有利于土壤團聚結(jié)構(gòu)的改善和穩(wěn)定,其自身也因團聚體的物理保護作用而得以在土壤中長期存留。生物質(zhì)炭(Biochar)是一種作為土壤改良劑的木炭,能幫助植物生長,可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用途和碳收集及儲存使用。江蘇油菜生物質(zhì)炭
氮素是作物生長必需的營養(yǎng)元素,在土壤生態(tài)系統(tǒng)的諸多養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)體系中,氮循環(huán)也一直是人們研究關(guān)注的重點。近年來的研究表明,生物質(zhì)炭作為土壤改良劑施用,因其高孔隙度和較大比表面積等特性,對NH3、 NH+4NH4+ 和 NO?3NO3? 都具有吸附能力和固持效果,進而減少土壤中氮素的損失。研究表明,生物質(zhì)炭配合無機氮肥的施用可以有效保持土壤養(yǎng)分狀態(tài),提高氮素肥料利用率,保障作物生長和產(chǎn)量。以往研究得出,生物質(zhì)炭添加可能會減弱、或增加或沒有影響土壤有機氮素的礦化過程。雖然生物質(zhì)炭含有一部分生物可利用的氮素組分,但是生物質(zhì)炭對土壤有機氮礦化影響的方向和程度主要取決于生物質(zhì)炭的結(jié)構(gòu)特性、土壤碳氮水平、混合環(huán)境中的C/N值以及土壤類型。安徽玉米生物質(zhì)炭怎么制作秸稈生物質(zhì)炭具有較長的使用壽命,可以持續(xù)釋放有益元素,起到長效改良土壤、凈化環(huán)境的作用。
生物質(zhì)炭,作為一種土壤改良劑和植物生長促進劑,具備一定的激發(fā)效應(yīng)。首先,生物質(zhì)炭能夠激發(fā)植物生長。通過改善土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu),它為植物提供了理想的生長環(huán)境。它增加了土壤的保水性和通氣性,為植物根系提供了更好的生長空間。同時,生物質(zhì)炭中富含的有機物質(zhì)能夠分解為植物所需的養(yǎng)分,為植物的健康生長提供了持久的營養(yǎng)。其次,生物質(zhì)炭能夠激發(fā)土壤肥力。它具有出色的吸附性能,能夠吸附和固定土壤中的養(yǎng)分,減少養(yǎng)分流失。這不僅提高了土壤肥力,還有助于保護環(huán)境。此外,生物質(zhì)炭中的有機物質(zhì)能夠促進土壤微生物的活性,進一步提高土壤肥力。第三,生物質(zhì)炭能夠激發(fā)土壤微生物活性。它為微生物提供了一個理想的生長環(huán)境,增加了有益微生物的數(shù)量和活性。這對于土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡至關(guān)重要,能夠促進土壤中的有機物分解和養(yǎng)分循環(huán),進一步提高土壤的生物活性。,生物質(zhì)炭能夠激發(fā)碳循環(huán)。通過將大量的碳固定在土壤中,它能夠減少二氧化碳的排放,對于緩解全球氣候變化起到了積極的作用。
生物炭具有高的吸附能力。生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)能降低土壤容重、降低土壤密度,生物炭具有較大的比表面積和較高表面能,有結(jié)合重金屬離子的強烈傾向,因此能夠較好地去除溶液和鈍化土壤中的重金屬。李力等的鎘去除實驗中BC350和BC700兩種玉米生物炭的比表面積分別為7.72m2/g和120m2/g,結(jié)果顯示BC700對Cd(Ⅱ)的吸附容量大于BC350,解吸率遠(yuǎn)小于BC350,吸附效果更好;劉玉學(xué)等研究比表面積為81.8m2/g、總孔容積為0.080cm3/g的稻稈炭和比表面積189.6m2/g、總孔容積為0.175cm3/g的竹炭對小青菜及其土壤的影響,結(jié)果顯示生物炭的施入能降低土壤容重。生物質(zhì)炭是作物秸稈、果木修剪枝條、動物糞便等各種來源的廢棄生物質(zhì)在厭氧環(huán)境下發(fā)生熱解反應(yīng)生成。
研究表明制備溫度對生物炭的吸附有很大的影響,因為隨著制備溫度的升高生物炭的比表面積增大,碳含量增加而氧含量降低,O/C降低,生物炭的親水性和極性降低,對水分子的親和力降低,對疏水性污染物的吸附增強。因此表現(xiàn)為比表面積越大吸附作用越強。有研究將裂解溫度與生物炭比表面積的相關(guān)性進行了分析,發(fā)現(xiàn)它們呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.48,即裂解溫度的升高可以增加生物炭孔隙度和比表面積,這與之前的研究結(jié)論一致。這是因為溫度升高,孔結(jié)構(gòu)及復(fù)雜性降低,導(dǎo)致比表面積增大。生物質(zhì)炭含有發(fā)達(dá)的孔隙,施用于土壤,可有效降低土壤容重,改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)。中國香港小麥生物質(zhì)炭技術(shù)的應(yīng)用
生物質(zhì)炭對作物產(chǎn)量的總體效應(yīng),結(jié)果表明生物質(zhì)炭能平均增產(chǎn)13%。江蘇油菜生物質(zhì)炭
生物質(zhì)炭由生物質(zhì)在缺氧條件下經(jīng)過高溫轉(zhuǎn)化而成,是一種富含碳素的多孔固體顆粒物質(zhì)。大量有機廢棄物都可用作制備原料。這一“古老”的新生事物能將生物質(zhì)中不穩(wěn)定的有機碳轉(zhuǎn)化固定,還因具備多重潛在價值引起土壤學(xué)家、農(nóng)學(xué)家、環(huán)境學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、能源學(xué)家的興趣。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,土壤中添加生物質(zhì)炭可以改善持水能力和養(yǎng)分供應(yīng),增加微生物活性,利于作物增產(chǎn);在工業(yè)領(lǐng)域,生物質(zhì)炭可以用作電池電極或催化劑,比如電池中石墨的替代品;在環(huán)境領(lǐng)域,生物質(zhì)炭作為優(yōu)良的吸附材料可以去除環(huán)境中的污染物,還可以吸附游離碳和氮化合物,減少生物質(zhì)在轉(zhuǎn)化過程中溫室氣體的排放。江蘇油菜生物質(zhì)炭