生物炭密度低,呈碱性,吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年连续每年施用12t/ha玉米秸秆炭,土壤容重从不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3,田间持水量(waterholdingcapacity)从50%增加到78%,田间土壤水分含量从26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭,连续11年每年施用12t/ha生物炭对土壤pH没有明细影响。降低了土壤有效态铁(Fe)、锰(Mn)和铜(Cu),但增加了有效锌(Zn)含量。增加了土壤总碳、易氧化碳和可溶性有机氮含量。连续11年每年施用2.4t,6t和12t/ha使土壤饱和导水率增加了14%,31%和55%,土壤阳离子交换量(cationexchangecapacity-CEC)分别增加了5.76到20.35%。CEC的增加对提高土壤K+,NH4+吸持量具有重要意义。理论上计算,每增加CEC1cmolkg-1,可增加K+吸持0.68t/ha,或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭还能降低土壤比较高温,提高土壤比较低温,减小土壤温度变幅。生物质炭具有高度稳定性和较强的吸附性能。陕西水稻生物质炭技术的应用
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。黑龙江污泥生物质炭用途是什么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。
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。
生物质炭可以提供养分:生物炭作为土壤腐殖质中高度芳香化结构组分的来源,不仅能稳定土壤有机碳库,而且能够吸收温室气体二氧化碳,增加土壤活性有机碳源,促进农作物对碳的转化吸收。生物炭的灰分主要是硅、钾、钙、镁、磷、钠等元素,还有硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量元素,虽然不能满足农作物生长需要,但具有无机养分仿生化、平衡化的特点,可以为农作物提供的养分,既是化学肥料的补充,减少化肥使用量,又能提供农作物必须的、而普通复合化肥无法提供的微量元素,对农业平衡施肥、增产增收和保证作物品质具有重要作用。作为一种环保高效的重金属钝化剂,生物质炭在市场上受到越来越多人的关注和青睐。
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。大量有机废弃物都可用作制备原料。这一“古老”的新生事物能将生物质中不稳定的有机碳转化固定,还因具备多重潜在价值引起土壤学家、农学家、环境学家、生态学家、能源学家的兴趣。在农业领域,土壤中添加生物质炭可以改善持水能力和养分供应,增加微生物活性,利于作物增产;在工业领域,生物质炭可以用作电池电极或催化剂,比如电池中石墨的替代品;在环境领域,生物质炭作为优良的吸附材料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。生物质炭可吸持氮、磷、钾等无机养分,能够控制养分缓慢释放,避免养分的挥发和流失,提高肥料的使用效率。中国香港科研用生物质炭怎么培养
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。陕西水稻生物质炭技术的应用
生物质炭不仅是含碳量丰富的稳定物质,而且具有多孔结构、容重小、比表面积大和吸附能力强等特性,在自然条件下通常呈碱性。由于生物质炭的容重远低于矿质土壤,其添加往往可以降低土壤的容重。生物质炭的孔隙分布、颗粒大小以及在土壤中的移动都可以影响土壤孔隙结构,其多孔结构使表层土壤孔隙度增加,进而促进微生物的活动和植物根系的生长。生物质炭可以吸附和保持土壤水分,增强水分的渗透性;其对土壤孔径和分布的改变,可以影响土壤水分的渗滤模式、停留时间和流动路径。生物质炭的添加不仅有利于土壤团聚结构的改善和稳定,其自身也因团聚体的物理保护作用而得以在土壤中长期存留。陕西水稻生物质炭技术的应用