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。贵州生物质炭丰度控制
生物炭(Biochar)是利用生物残体在缺氧的情况下,经高温慢热解(通常<700℃)产生的一类难溶的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物[1]。生物炭多为颗粒细、质地较轻的黑色蓬松状固态物质,主要组成元素为碳、氢、氧、氮等,含碳量多在70%以上。生物炭可溶性极低,具有高度羧酸酯化和芳香化结构[2–3],其原料来源,农业废弃物如鸡粪、猪粪、木屑、秸秆以及工业有机废弃物、城市污泥等都可作为其原料[4]。生物炭原材料尺寸的大小会影响到生物炭产率,主要表现为尺寸增大生物炭产量随之增加。甘肃芦苇生物质炭技术的应用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。
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。
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。生物质炭根据原料来源不同,可以分为木炭、稻壳炭、秸秆炭等。秸秆炭理化特性:每千克炭中合钾53g、氮4.3g、磷2.6g、镁3.52g、微量元素铜0.015g、铁0.58g、锌O.11g,比表面积171m2/g。生物质炭具有发达的孔隙结构,较大的比表面积,特异的表面官能团,稳定的物理和化学性质,能耐酸碱,能经受水湿、高温及高压,特别是制成活性炭后,是优良的吸附、净化材料、也可以作为催化剂或催化剂载体。生物质炭的制备方法简单多样,包括高温热解、水热碳化、传统碳化等类型。制备场地也灵活多样,从大型工业到小型家庭规模,甚至在农田场地都可以制得。因此,其在应用和推广方面具有优势。不过,目前生物质炭的有效性取决于其物理和化学特性,而这些特性受到废弃物本身的可利用性和生产加工制造等因素的影响,对其机理还需进一步系统研究。生物质炭在酸性土中能提高土壤pH,降低铝毒。
氮素是作物生长必需的营养元素,在土壤生态系统的诸多养分物质循环体系中,氮循环也一直是人们研究关注的重点。近年来的研究表明,生物质炭作为土壤改良剂施用,因其高孔隙度和较大比表面积等特性,对NH3、 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 都具有吸附能力和固持效果,进而减少土壤中氮素的损失。研究表明,生物质炭配合无机氮肥的施用可以有效保持土壤养分状态,提高氮素肥料利用率,保障作物生长和产量。以往研究得出,生物质炭添加可能会减弱、或增加或没有影响土壤有机氮素的矿化过程。虽然生物质炭含有一部分生物可利用的氮素组分,但是生物质炭对土壤有机氮矿化影响的方向和程度主要取决于生物质炭的结构特性、土壤碳氮水平、混合环境中的C/N值以及土壤类型。生物质炭的稳定性是决定生物质炭能否有效提升土壤碳库的直接因素。四川油菜生物质炭哪里有卖的
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。贵州生物质炭丰度控制
废弃物生物质炭化利用过程将一大部分绿色植物光合产物碳以生物质炭的形式固定下来,与直接燃烧或还田相比,有机碳的周转时间大幅度延长,将大气二氧化碳更长时间地封存于土壤。有研究表明,生物质炭稳定性强,在土壤中至少存留几百年。其次,生物质炭化过程还回收利用了有机质中大部分的养分资源和一部分能量,既节约了能源,又减少了化学肥料施用,进而减少了化学肥料生产过程中的温室气体排放。第三,生物质炭施用后还能减少农田温室气体直接排放。对多个田间试验的数据整合分析发现,生物质炭施用后农田氧化亚氮和稻田甲烷排放分别降低13.6%和15.2%,每生产1千克谷物温室气体排放量减少3.5千克二氧化碳当量。按照2018年全国粮食产量6.58亿吨计,生物质炭施用当年全国温室气体排放可减少23亿吨二氧化碳当量。因此,生物质炭农业应用的碳中和潜力巨大。贵州生物质炭丰度控制