湖南環(huán)境修復(fù)生物質(zhì)炭豐度控制

生物質(zhì)炭是作物秸稈、果木修剪枝條、農(nóng)產(chǎn)品下腳料、動物糞便等各種來源的廢棄生物質(zhì)在厭氧環(huán)境下發(fā)生熱解反應(yīng)生成的黑色固體。早在2006年，科學(xué)家提出將生物質(zhì)炭施于土壤，以提高土壤肥力。這一思想源于亞馬孫河流域黑色肥沃土壤的發(fā)現(xiàn)。南美洲的亞馬孫河流域是世界上比較大的熱帶雨林區(qū)，因高溫多雨，該地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)分解快，導(dǎo)致土壤快速退化而貧瘠。但就是在這樣一個土地貧瘠的地區(qū)，零星分布著非常肥沃的土壤，當(dāng)?shù)厝朔Q這種土壤為Terra Preta。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，這種肥沃土壤的特征是存在大量的黑色炭顆粒[1]。土壤中的黑色炭顆粒是2500多年以前當(dāng)?shù)卦∶駥⒅脖婚_墾后的林木廢棄物土法炭化后混入土壤中的。21世紀(jì)以來，全球掀起了對這種人為黑色肥沃土壤的研究熱潮，也拉開了農(nóng)業(yè)生物質(zhì)炭研究的序幕。2009年，《生物質(zhì)炭與環(huán)境管理：科學(xué)與技術(shù)》一書問世。科學(xué)家們總結(jié)了生物質(zhì)炭制備方法、性質(zhì)、功能及土壤和環(huán)境應(yīng)用效果等，并描繪出了生物質(zhì)炭產(chǎn)業(yè)的美好藍(lán)圖。生物質(zhì)炭的添加可以刺激土壤微生物活動，從而影響微生物群落的特性及代謝酶活性。湖南環(huán)境修復(fù)生物質(zhì)炭豐度控制

生物質(zhì)炭可以提供養(yǎng)分：生物炭作為土壤腐殖質(zhì)中高度芳香化結(jié)構(gòu)組分的來源，不僅能穩(wěn)定土壤有機(jī)碳庫，而且能夠吸收溫室氣體二氧化碳，增加土壤活性有機(jī)碳源，促進(jìn)農(nóng)作物對碳的轉(zhuǎn)化吸收。生物炭的灰分主要是硅、鉀、鈣、鎂、磷、鈉等元素，還有硫、鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬等微量元素，雖然不能滿足農(nóng)作物生長需要，但具有無機(jī)養(yǎng)分仿生化、平衡化的特點(diǎn)，可以為農(nóng)作物提供的養(yǎng)分，既是化學(xué)肥料的補(bǔ)充，減少化肥使用量，又能提供農(nóng)作物必須的、而普通復(fù)合化肥無法提供的微量元素，對農(nóng)業(yè)平衡施肥、增產(chǎn)增收和保證作物品質(zhì)具有重要作用。甘肅樹苗生物質(zhì)炭豐度控制生物質(zhì)炭措施對于糧食增產(chǎn)和固碳減排有一定的潛力，但需以清潔高效的生物質(zhì)炭制備技術(shù)為前提。

生物質(zhì)是一個的概念。所有的直接或間接利用綠色植物光合作用獲得的有機(jī)質(zhì)都稱為生物質(zhì)，包括植物、動物、微生物，以及它們所產(chǎn)生的廢棄物，如動物糞便等。由于生物質(zhì)是含碳的有機(jī)質(zhì)，因此理論上所有的生物質(zhì)都可以作為制備活性炭的材料。然而考慮到成本與儲量，以農(nóng)林廢棄物為的木質(zhì)纖維素是較為理想的活性炭原料。生物質(zhì)原料的組分和結(jié)構(gòu)對活性炭的性能有較大影響，目前椰殼、核桃殼、松子殼等果殼原料，在制備高比表面積的活性炭方面已經(jīng)取得了很好的效果。但畢竟這些果殼的儲量很有限。因此，我們團(tuán)隊(duì)一直在嘗試使用來源更的生物質(zhì)制備活性炭，如秸稈、木屑、污泥、廢棄蔬菜等來自農(nóng)業(yè)、林業(yè)以及城市的廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單就秸稈而言，我國每年產(chǎn)生的秸稈量就超過11億噸，因此生物質(zhì)制備活性炭具有巨大的潛力。

生物質(zhì)炭可以通過對土壤理化性質(zhì)的改變以及在土壤中的降解過程，直接或間接地影響氮素周轉(zhuǎn)過程中硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌和固氮菌的多樣性和豐度，進(jìn)而影響土壤氮素物質(zhì)循環(huán)。生物質(zhì)炭對農(nóng)田土壤的凈硝化速率影響可能并不明顯，但是添加生物質(zhì)炭可促進(jìn)土壤中的硝化過程。以往研究表明，生物質(zhì)炭的施用可以降低N2O的排放。其可能的原因?yàn)椋荷镔|(zhì)炭施用降低了土壤容重，增加土壤中氧氣含量，從而降低反硝化過程；生物質(zhì)炭中的堿性物質(zhì)可以增加土壤pH值和N2O還原酶的活性，有利于反硝化過程中N2O向N2的轉(zhuǎn)化，從而減少了N2O的排放；生物質(zhì)炭發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較大比表面積，增加對土壤中 NH+4NH4+ 和 NO?3NO3? 的吸附，從而減少反硝化作用的基質(zhì)。生物質(zhì)炭促進(jìn)土壤有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體的形成，從而增強(qiáng)土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性。

生物炭的含碳量隨炭化溫度的不同而發(fā)生改變，生物炭性質(zhì)也受到制備溫度、加熱速率、通氣條件等條件的影響，以溫度影響較大。隨制備溫度的升高，生物炭產(chǎn)量下降，但其碳含量、灰分含量、比表面積以及孔隙度卻隨著溫度的升高而升高。裂解溫度與生物炭碳、灰分含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.17和0.28。隨著裂解溫度的升高，生物炭碳含量和灰分含量都增大。生物炭碳含量和灰分含量呈極負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.77。因?yàn)闊崃呀鉁囟仍龈撸谉峤夂蓟衔餁埩艚档?，生物炭中難分解碳物質(zhì)比例相應(yīng)增高，固定碳含量增大，繼而碳含量增多。熱裂解溫度升高，有機(jī)物損失增大，灰分在生物炭中含量相應(yīng)增大，由1404植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報22卷于灰分是堿性物質(zhì)，生物炭pH因生物質(zhì)熱解溫度增高而提高。生物炭碳含量高意味著被氧化為無機(jī)灰分的部分減少，反之亦然。生物質(zhì)炭（Biochar）是一種作為土壤改良劑的木炭，能幫助植物生長，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用途和碳收集及儲存使用。黑龍江污泥生物質(zhì)炭怎么制作

生物質(zhì)炭在酸性土中能提高土壤pH，降低鋁毒。湖南環(huán)境修復(fù)生物質(zhì)炭豐度控制

生物質(zhì)炭含有發(fā)達(dá)的孔隙，施用于土壤，可有效降低土壤容重，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物根系生長，增強(qiáng)植株對水分和養(yǎng)分的吸收能力，進(jìn)一步提高作物對不良環(huán)境的適應(yīng)能力。同時，生物黑炭含有豐富的有機(jī)大分子，與肥料配施情況下，明顯提高土壤對NH4＋—N的吸附與固持作用。同時，可在作物生長期間持續(xù)釋放氮素，保障作物生長的需求。研究表明，旱地土壤施用小麥秸稈生物質(zhì)黑炭20～40噸/公頃，土壤有機(jī)碳分別增加了25%～42%，土壤容重降低0.17～0.28克/厘米3，每千克氮肥增產(chǎn)由對照的1.25千克提高到2千克以上，玉米產(chǎn)量增加了10%～18%。生物質(zhì)炭施用下，作物根系發(fā)達(dá)，植株堅(jiān)挺健壯，抗病少蟲，強(qiáng)降雨下不易倒伏，可明顯減緩或規(guī)避氣候變化引起的蟲害、倒伏和旱災(zāi)。因此，生物質(zhì)炭的農(nóng)業(yè)利用是一種保障作物生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)高效利用的新型技術(shù)湖南環(huán)境修復(fù)生物質(zhì)炭豐度控制