青海小麥生物質(zhì)炭技術(shù)的應(yīng)用

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?？茖W(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?？茖W(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。我們的生物質(zhì)炭產(chǎn)品可以用于土壤修復(fù)、土壤培肥等項目，幫助改善土壤環(huán)境質(zhì)量。青海小麥生物質(zhì)炭技術(shù)的應(yīng)用

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。寧夏玉米生物質(zhì)炭哪里有賣的生物質(zhì)炭對土壤碳庫的影響除了其本身保留的碳外，還包括其對土壤原有機(jī)碳分解增加或減少的量。

熱解過程中，生物質(zhì)原料的結(jié)構(gòu)基本印記在了生物炭中，對生物炭的物理化學(xué)性質(zhì)具有決定性影響。生物質(zhì)熱解過程中，質(zhì)量損失(大部分以揮發(fā)有機(jī)物的形式)及不相稱的收縮或體積減少的發(fā)生，導(dǎo)致礦物及碳骨架形成，并且保留了原料的基本孔隙和結(jié)構(gòu)特征。生物炭的孔一般按直徑大小分為大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物質(zhì)原料的蜂窩狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成了其主要的大孔。微孔主要由熱解過程中碳的損失及碳架的斷裂收縮形成。雖然大孔可能會作為微孔的前體，但是微孔貢獻(xiàn)了生物炭的大部分比表面積，微孔的含量與比表面積呈正相關(guān)。

生物質(zhì)炭不僅是含碳量豐富的穩(wěn)定物質(zhì)，而且具有多孔結(jié)構(gòu)、容重小、比表面積大和吸附能力強(qiáng)等特性，在自然條件下通常呈堿性。由于生物質(zhì)炭的容重遠(yuǎn)低于礦質(zhì)土壤，其添加往往可以降低土壤的容重。生物質(zhì)炭的孔隙分布、顆粒大小以及在土壤中的移動都可以影響土壤孔隙結(jié)構(gòu)，其多孔結(jié)構(gòu)使表層土壤孔隙度增加，進(jìn)而促進(jìn)微生物的活動和植物根系的生長。生物質(zhì)炭可以吸附和保持土壤水分，增強(qiáng)水分的滲透性；其對土壤孔徑和分布的改變，可以影響土壤水分的滲濾模式、停留時間和流動路徑。生物質(zhì)炭的添加不僅有利于土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)的改善和穩(wěn)定，其自身也因團(tuán)聚體的物理保護(hù)作用而得以在土壤中長期存留。生物質(zhì)炭具有高度穩(wěn)定性和較強(qiáng)的吸附性能。

我國農(nóng)業(yè)面臨土壤肥力低、化肥農(nóng)藥施用量大、土地退化普遍，以及農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用難等問題，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳中和充滿挑戰(zhàn)。我們提出了基于作物秸稈熱裂解的生物質(zhì)炭科技與工程構(gòu)想，作為我國農(nóng)業(yè)實現(xiàn)綠色和可持續(xù)發(fā)展的新途徑[3]。2017年，秸稈炭化還田被列入國家秸稈處理模式之一。2020—2021連續(xù)兩年，秸稈炭化還田入圍農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重大性技術(shù)榜單。十多年的實踐證明，生物質(zhì)炭化還田是實現(xiàn)土壤改良、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收、食物質(zhì)量與環(huán)境友好的綠色農(nóng)業(yè)科技，能夠服務(wù)于國家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。至此，生物質(zhì)炭基農(nóng)業(yè)進(jìn)入了全球視野。生物炭多孔狀、容重低、粘性小，能夠降低粘質(zhì)土壤的容重和硬度，改善土壤板結(jié)，提高土壤的透氣性。吉林水稻生物質(zhì)炭功能是什么

生物質(zhì)炭在酸性土中能提高土壤pH，降低鋁毒。青海小麥生物質(zhì)炭技術(shù)的應(yīng)用

生物炭的pH一般呈堿性，Balwant等研究發(fā)現(xiàn)，生物炭pH介于6.93～10.26范圍之間，也有研究報道可以制備pH介于4～12之間的生物炭。生物炭中無機(jī)礦物是造成生物炭pH偏堿的主要原因，生物炭的表面含氧官能團(tuán)(如羧基和羥基)也可能對生物炭的pH有一定的貢獻(xiàn)。陽離子交換量(CEC)是反映生物炭表面負(fù)電荷的參數(shù)，也決定其在土壤中持留銨、鈣和鉀等陽離子的能力，生物炭CEC與其表面含氧官能團(tuán)含量正相關(guān)。現(xiàn)有報道中生物炭的CEC差異很大，介于71mmol/kg和34cmol/kg。Balwant等認(rèn)為生物炭的CEC介于71.0～451.5mmol/kg范圍之間。青海小麥生物質(zhì)炭技術(shù)的應(yīng)用