在气候变化的大背景下,农田固碳(增加土壤有机质)减排(来自有机质分解产生的甲烷和化肥施用产生的氧化亚氮)是农业实现碳中和的目标和技术途径。科学家比较了多种减排技术,发现生物质炭土壤施用固碳减排潜力极为。和碳固定与碳封存、生物能源利用、土壤固碳等当前较为流行的技术相比,生物质炭化还田环境代价小、成本低,且经济可行。即利用了农业生产产生的废弃物质,又进一步起到了固碳减排的作用。因此生物质炭在未来绿色农业中具有极大的应用潜力。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。内蒙古水稻生物质炭
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。江苏定制生物质炭用途是什么秸秆生物质炭可以改善土壤结构,提高土壤肥力,增加作物产量。
生物炭的pH一般呈碱性,Balwant等研究发现,生物炭pH介于6.93~10.26范围之间,也有研究报道可以制备pH介于4~12之间的生物炭。生物炭中无机矿物是造成生物炭pH偏碱的主要原因,生物炭的表面含氧官能团(如羧基和羟基)也可能对生物炭的pH有一定的贡献。阳离子交换量(CEC)是反映生物炭表面负电荷的参数,也决定其在土壤中持留铵、钙和钾等阳离子的能力,生物炭CEC与其表面含氧官能团含量正相关。现有报道中生物炭的CEC差异很大,介于71mmol/kg和34cmol/kg。Balwant等认为生物炭的CEC介于71.0~451.5mmol/kg范围之间。
生物炭的理化参数主要包括:全碳含量、灰分含量、挥发成分含量、表面元素组成及表面官能团种类和含量、表面负电荷含量等;结构表征主要包括:表面形态和孔隙结构(如比表面积、孔容积和孔径分布等。由于原材料、技术工艺及热解条件等差异,生物炭在结构、挥发成分含量、灰分含量、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常的多样性,进而使其拥有不同的环境效应[。目前,国内学者就生物炭的特性、环境行为和效应、土壤性状和产量、碳截留与温室气体减排及其对全球生物地球化学循环影响等领域已开展了大量研究。我们的生物质炭产品可以用于土壤修复、土壤培肥等项目,帮助改善土壤环境质量。
生物炭具有离子吸附交换能力及一定吸附容量,其可改善土壤的阳离子或阴离子交换量,从而可提高土壤的保肥能力。生物炭对土壤阳离子交换量CEC或保肥能力的改善取决于生物炭的CEC,pH及生物炭在土壤中氧化。生物炭比表面积大,可以增强土壤对阳离子的吸附能力,增加耕层土壤CEC。生物炭对低CEC和pH的酸性土壤中的CEC改良特别有效,其中土壤CEC的改良与生物炭的原料的碱度、有机氮的矿化和铵根的硝化作用有关。生物炭的pH升高,其对重金属离子的吸附和固定加强,说明了生物炭对重金属的吸附与生物炭的表面官能团和pH值有关。生物质炭是一种多孔质炭材料,外观黑色,形状主要有粉状和颗粒状。黑龙江污泥生物质炭丰度控制
生物炭几乎是纯碳,埋到地下后可以有几百至上千年不会消失,等于把碳封存进了土壤。内蒙古水稻生物质炭
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。内蒙古水稻生物质炭