区别于生活和环境用途的木炭和活性炭,农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤,提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。将生物质炭直接施用到农田土壤中,可改良土壤结构,增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等,进而提高土壤肥力水平和作物产量[4]。但对生产者来说,经济效益是生物质炭应用的关键,价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限,当前生物质炭价格普遍在2000~3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭,数千元的成本让农民难以接受。目前,直接施用生物质炭于经济作物(例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等)生产中。因此,只有降低施用成本,才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。我们的生物质炭是由秸秆等农作物废弃物制成,能够有效利用农作物废弃物资源。广东玉米生物质炭培养方法
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。甘肃小麦生物质炭生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量,能够吸持有机质养分。
研究表明制备温度对生物炭的吸附有很大的影响,因为随着制备温度的升高生物炭的比表面积增大,碳含量增加而氧含量降低,O/C降低,生物炭的亲水性和极性降低,对水分子的亲和力降低,对疏水性污染物的吸附增强。因此表现为比表面积越大吸附作用越强。有研究将裂解温度与生物炭比表面积的相关性进行了分析,发现它们呈正相关,相关系数为0.48,即裂解温度的升高可以增加生物炭孔隙度和比表面积,这与之前的研究结论一致。这是因为温度升高,孔结构及复杂性降低,导致比表面积增大。
生物质炭对土壤有机碳分解产生负激发效应的机制包括:(1)生物质炭中含有一定量的可利用有机碳成分,微生物可能会优先利用这部分碳,从而减少了对原有机碳的分解;(2)生物质炭含有一定量的有毒化合物(酚类),能抑制微生物对有机碳的分解活性;(3)生物质炭丰富的孔隙结构和比表面积对土壤有机质具有包裹和吸附作用,可能会隔离微生物及其产生的胞外酶与受保护的有机碳的接触,从而降低有机碳的分解;(4)生物质炭促进土壤有机-无机复合体的形成,从而增强土壤有机质的稳定性。而生物质炭对土壤有机碳分解产生正激发效应的原因可能是由于生物质炭的多孔性及其所含的营养元素为微生物的生长繁殖提供了有利的环境,从而增加微生物的数量和活性,促进其对土壤有机碳的矿化分解。生物炭几乎是纯碳,埋到地下后可以有几百至上千年不会消失,等于把碳封存进了土壤。
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。生物质炭具有多孔结构,提供了大量的吸附位点,能够高效吸附重金属离子。辽宁玉米生物质炭用途是什么
生物质炭具有表面积大、多孔性以及吸附性强的特点,可以大量吸附土壤中的有机质等营养物质。广东玉米生物质炭培养方法
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。广东玉米生物质炭培养方法