13C标记生物炭研究结果表明生物炭稳定性可用0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时法测定生物炭稳定性决定了它在土壤中分解速率和固碳减排效果,深受国内外科学家关注。生物炭种类受物料和制备方法影响,种类繁多。研究生物炭稳定性有长期矿化培养法,费时肥力,而且不可能穷尽所有生物炭。有采用0.01MH2O2在80°C条件下氧化两天的方法,有采用K2Cr2O7和KMnO4化学氧化法测定的。有用H/C及O/C的比值来衡量的,但这些指标能定性或者半定量的比较不同生物炭之间的相对稳定性。因此研究生物炭的生物稳定性及其定量方法对预测生物炭在土壤中的稳定性意义重大。试验采用13C标记秸秆制备13C标记生物炭,土壤含水量为比较大持水量的60%,培养温度为23±1°C,培养时间为368天。培养期间一共采气21次,其中第1、4、10、22、84、133、197以及368天的气体样品用来分析13C丰度。研究结果表明0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时的化学方法氧化掉的生物炭碳量与生物炭100年后在土壤中的矿化量较为一致(R2>0.99;REMS=2.53;RD=15.3)。此研究结果提供了一种可靠、有效、廉价且易操作的方法来预测生物炭在土壤中的长期稳定性。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。贵州小麦生物质炭怎么制作
生物质炭制成炭基复合肥(炭为10-30%),还田以后有如下效果:(1) 增加土壤孔隙度,改善土壤通气、透水状况,缓解土壤板结的难题; (2) 将土壤中紧缺的氮、磷、钾、镁等大量元素返回到土壤中,而且还可以补充植物所必须的铜、铁、锌等微量元素;(3) 抑制土壤对磷的吸附,从而改善植物对磷的吸收利用;(4) 修复土壤重金属污染,对污染土壤中的镉(Cd)具有的吸附作用;(5)提高土壤的地温(1-3℃),有利于作物的生长;(6)稳定土壤的pH作用;(7)对肥料和农药的缓释作用;(8)改善土壤的微生物环境的作用;(9)提高水稻等作物的抗倒伏作用;(10)固定二氧化碳作用。科研用生物质炭技术的应用生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量,能够吸持有机质养分。
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。
在2005年前后,随着巴西亚马逊流域考古发现黑土(blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙语)比周围临近土壤具有更高的碳含量和产量,生物炭逐渐引起了人们的兴趣。巴西亚马逊黑土主要有原住民烧烤后留下的木炭逐年累积而成。生物炭大剂量一次施用还是低剂量多年施用,目前还没有明确答案。研究结果表明大剂量一次施用效果会持续2-3年时间,但如果超过80-120t/ha可能会造成作物减产;而低剂量多年累积施用量即使达到144t/ha,仍能显著提高小麦产量。主要原因可能是大剂量一次施用会急剧改变土壤理化性质,如pH。生物炭中含有焦油,焦油对作物生长有害。而低剂量多年施用进入土壤的焦油会被微生物分解,过多的碱性物质也会被雨水淋洗掉,就不会引起土壤理化性质的急剧变化和过量的焦油。生物质炭是由动植物生物质在缺氧的条件下经高温热解炭化产生的一类高度芳香化的物质,难以被微生物分解。青海树苗生物质炭怎么制作
生物质炭施入土壤被普遍认为可以将大气中的碳有效地固存在土壤之中。贵州小麦生物质炭怎么制作
生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、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的黑色固体。早在2006年,科学家提出将生物质炭施于土壤,以提高土壤肥力。这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。南美洲的亚马孙河流域是世界上比较大的热带雨林区,因高温多雨,该地区土壤有机质分解快,导致土壤快速退化而贫瘠。但就是在这样一个土地贫瘠的地区,零星分布着非常肥沃的土壤,当地人称这种土壤为Terra Preta。科学家研究发现,这种肥沃土壤的特征是存在大量的黑色炭颗粒[1]。土壤中的黑色炭颗粒是2500多年以前当地原住民将植被开垦后的林木废弃物土法炭化后混入土壤中的。21世纪以来,全球掀起了对这种人为黑色肥沃土壤的研究热潮,也拉开了农业生物质炭研究的序幕。2009年,《生物质炭与环境管理:科学与技术》一书问世。科学家们总结了生物质炭制备方法、性质、功能及土壤和环境应用效果等,并描绘出了生物质炭产业的美好蓝图。贵州小麦生物质炭怎么制作