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。宁夏小麦生物质炭功能是什么
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。中国澳门环境修复生物质炭丰度控制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。
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℃。
我国农业面临土壤肥力低、化肥农药施用量大、土地退化普遍,以及农业废弃物资源化利用难等问题,实现农业碳中和充满挑战。我们提出了基于作物秸秆热裂解的生物质炭科技与工程构想,作为我国农业实现绿色和可持续发展的新途径[3]。2017年,秸秆炭化还田被列入国家秸秆处理模式之一。2020—2021连续两年,秸秆炭化还田入围农业农村部重大性技术榜单。十多年的实践证明,生物质炭化还田是实现土壤改良、农业增产、农民增收、食物质量与环境友好的绿色农业科技,能够服务于国家农业可持续发展战略。至此,生物质炭基农业进入了全球视野。生物质炭在土壤中的长期固碳功能是生物质炭重要的功能之一。
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。生物质炭用途是什么
生物质炭降解过程包括非生物过程和生物过程。宁夏小麦生物质炭功能是什么
生物质炭孔隙结构发达,进入土壤后与土壤矿物颗粒结合而促进土壤团聚体形成,有效改善土壤结构,促进植物根系生长及其养分、水分吸收,既增强抗倒伏能力,又提高植物抗旱、抗盐等抗逆性。一些研究发现,施用生物质炭后,植株抗病能力提升,如水稻穗颈瘟和稻曲病率降低。生物质炭还能通过提高土壤微生物多样性降低烟草青枯病发病率。在长期种植人参的土壤中施用生物质炭,可抑制由连作障碍引起的根腐病的发生,人参产量增加27%,主要品质指标皂苷含量提高86%。施用生物质炭后叶菜类蔬菜体内硝酸盐含量大幅降低。在重金属污染土壤中,施用生物质炭虽然无法将有毒元素从土壤中去除,但是可大幅度降低污染物的溶解性和植物可利用性,進一步抑制有害金属元素向植物体内转移,从而降低重金属在可食部分中的含量。许多研究还发现,生物质炭能够降低农药在土壤中的残留量,进一步提升土壤健康水平。因此,生物质炭农田施用是健康生产的绿色技术。宁夏小麦生物质炭功能是什么