生物炭自从被发现之日起,就以其改良土壤、提高作物产量等众多优点引起科学家的关注。黄超等利用盆栽试验,在肥力较差土壤上施用含碳量为63.4%的小麦秸秆生物炭,施用生物炭量为10、50和200g/kg的黑麦草产量分别比对照增加了7%、27%和53%;句芒芒等施用碳质量分数为47.17%的花生壳生物炭进行盆栽试验,番茄产量高达92746kg/hm2;Luo等采用田间试验研究发现,施入碳含量为67.69%的稻秆生物炭可以增加玉米干物质量。生物炭灰分含有一定量的矿质养分,污泥、畜禽粪便生物炭比木质、秸秆和壳类生物炭含量更高,可以补充养分贫瘠土壤及沙质土壤的一些养分供应。陈心想等研究发现,施用木质生物炭显著提高了新积土有效磷、钾含量。生物炭灰分量与生物炭pH值关系密切,碱性灰分物质高的生物炭pH值较高。生物质炭中的碳元素有着高度芳香化的特征,生物质炭在土壤中极为稳定,它的固碳时间达数百年至数千年之久。水稻生物质炭用途是什么
生物质炭对作物产量的影响机制主要包括以下3个方面:(1)pH效应,生物质炭在酸性土中可以提高土壤pH,降低铝毒;(2)养分效应,生物质炭本身含有一些可利用的矿质养分如P、K、Ca、Mg,能增加土壤肥力和作物养分吸收;(3)结构效应,生物质炭本身具有多孔结构,可以极大缓解土壤压实,增加田间持水率,从而利于作物根系的下扎和对水分的吸收。同时,生物质炭具有较大的比表面积,并含有带负电的官能团,能有效提高低CEC土壤的保肥性。中国台湾污泥生物质炭哪里有卖的生物质炭中的糖脂(Glycolipids)、磷脂质(Phospholipids)等脂肪族化合物是微生物利用的主要成分。
热解过程中,生物质原料的结构基本印记在了生物炭中,对生物炭的物理化学性质具有决定性影响。生物质热解过程中,质量损失(大部分以挥发有机物的形式)及不相称的收缩或体积减少的发生,导致矿物及碳骨架形成,并且保留了原料的基本孔隙和结构特征。生物炭的孔一般按直径大小分为大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物质原料的蜂窝状结构构成了其主要的大孔。微孔主要由热解过程中碳的损失及碳架的断裂收缩形成。虽然大孔可能会作为微孔的前体,但是微孔贡献了生物炭的大部分比表面积,微孔的含量与比表面积呈正相关。
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。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。
生物质炭可以通过对土壤理化性质的改变以及在土壤中的降解过程,直接或间接地影响氮素周转过程中硝化细菌、反硝化细菌和固氮菌的多样性和丰度,进而影响土壤氮素物质循环。生物质炭对农田土壤的净硝化速率影响可能并不明显,但是添加生物质炭可促进土壤中的硝化过程。以往研究表明,生物质炭的施用可以降低N2O的排放。其可能的原因为:生物质炭施用降低了土壤容重,增加土壤中氧气含量,从而降低反硝化过程;生物质炭中的碱性物质可以增加土壤pH值和N2O还原酶的活性,有利于反硝化过程中N2O向N2的转化,从而减少了N2O的排放;生物质炭发达的孔隙结构和较大比表面积,增加对土壤中 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 的吸附,从而减少反硝化作用的基质。生物质炭含有发达的孔隙,施用于土壤,可有效降低土壤容重,改善土壤孔隙结构。中国台湾油菜生物质炭怎么培养
生物质炭对土壤碳库的影响除了其本身保留的碳外,还包括其对土壤原有机碳分解增加或减少的量。水稻生物质炭用途是什么
有研究表明,裂解温度与pH值和CEC的相关系数为0.58和0.30。即随着裂解温度的升高,生物炭的pH值增加,这是因为裂解温度增加了生物炭的灰分含量;裂解温度与生物炭CEC呈正相关,这可能是由于过高的裂解温度增加了生物炭的灰分,进而增大了生物炭的CEC。另外,有研究对pH值和CEC的相关性进行了分析,结果显示pH值和CEC呈正相关,相关系数为0.26。生物炭呈碱性,能够明显提高土壤pH,改变土壤质地,增大盐基交换量,从而引起土壤CEC增加,影响植物对营养元素的吸收效果水稻生物质炭用途是什么