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。云南定制生物质炭技术的应用
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。安徽生物质炭哪里有卖的我们的秸秆生物质炭的生产需要秸秆资源,这就促使农民将废弃的秸秆进行收集和销售,从而增加了农民的收入。
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,促进作物根系生长,增强植株对水分和养分的吸收能力,进一步提高作物对不良环境的适应能力。同时,生物黑炭含有丰富的有机大分子,与肥料配施情况下,明显提高土壤对NH4+—N的吸附与固持作用。同时,可在作物生长期间持续释放氮素,保障作物生长的需求。研究表明,旱地土壤施用小麦秸秆生物质黑炭20~40吨/公顷,土壤有机碳分别增加了25%~42%,土壤容重降低0.17~0.28克/厘米3,每千克氮肥增产由对照的1.25千克提高到2千克以上,玉米产量增加了10%~18%。生物质炭施用下,作物根系发达,植株坚挺健壮,抗病少虫,强降雨下不易倒伏,可明显减缓或规避气候变化引起的虫害、倒伏和旱灾。因此,生物质炭的农业利用是一种保障作物生产的稳产增产、实现资源循环高效利用的新型技术
区别于生活和环境用途的木炭和活性炭,农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤,提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。将生物质炭直接施用到农田土壤中,可改良土壤结构,增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等,进而提高土壤肥力水平和作物产量[4]。但对生产者来说,经济效益是生物质炭应用的关键,价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限,当前生物质炭价格普遍在2000~3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭,数千元的成本让农民难以接受。目前,直接施用生物质炭于经济作物(例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等)生产中。因此,只有降低施用成本,才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。生物质炭由生物质在缺氧条件下经过高温转化而成,是一种富含碳素的多孔固体颗粒物质。
生物质炭可以改良土壤: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。生物炭可以增深土壤颜色,增加土壤吸热能力,进而提高土壤温度,促进农作物生根发芽。生物炭具有优良的吸附和持水能力,能够稳定和增加土壤团聚体,改良沙土质贫瘠土壤,增加持肥持水能力。生物炭能够改良土壤的酸碱度,改善土壤墒情。生物炭能够改善土壤微生物生长环境,提高微生物丰度,促进微生物对矿物分解和多糖分泌,提高土壤肥力。生物炭能够束缚土壤中的重金属和有毒物质,净化和吸收污染物,避免它们进入植物体,并且可以抑制土壤病虫害繁衍累积,对改善农作物品质有较好效果。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。上海玉米生物质炭培养方法
生物质炭促进土壤有机-无机复合体的形成,从而增强土壤有机质的稳定性。云南定制生物质炭技术的应用
生物质炭对土壤有机碳分解产生负激发效应的机制包括:(1)生物质炭中含有一定量的可利用有机碳成分,微生物可能会优先利用这部分碳,从而减少了对原有机碳的分解;(2)生物质炭含有一定量的有毒化合物(酚类),能抑制微生物对有机碳的分解活性;(3)生物质炭丰富的孔隙结构和比表面积对土壤有机质具有包裹和吸附作用,可能会隔离微生物及其产生的胞外酶与受保护的有机碳的接触,从而降低有机碳的分解;(4)生物质炭促进土壤有机-无机复合体的形成,从而增强土壤有机质的稳定性。而生物质炭对土壤有机碳分解产生正激发效应的原因可能是由于生物质炭的多孔性及其所含的营养元素为微生物的生长繁殖提供了有利的环境,从而增加微生物的数量和活性,促进其对土壤有机碳的矿化分解。云南定制生物质炭技术的应用